JP6776359B2 - Multi-beam element backlighting with convergent view - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本願は、参照によりその全体を本明細書に組み込む、2016年1月30日出願の米国仮特許出願第62/289239号の優先権を主張するものである。
Cross-references of related applications This application claims the priority of US Provisional Patent Application No. 62/289239 filed January 30, 2016, which is incorporated herein by reference in its entirety.

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
なし
No mention of federal-funded R & D

電子ディスプレイは、幅広い様々なデバイスおよび製品のユーザに情報を通信するためのほぼどこにでもある媒体である。最も一般的に利用される電子ディスプレイは、陰極線管(CRT)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネセンスディスプレイ(EL)、有機発光ダイオード(OLED)およびアクティブマトリクスOLED(AMOLED)ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ(EP)、ならびに電気機械的または電気流体的光変調を利用する様々なディスプレイ(例えばデジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど)を含む。一般に、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ(すなわち光を発出するディスプレイ)またはパッシブディスプレイ(すなわち別の光源から供給される光を変調するディスプレイ)のいずれかに分類することができる。アクティブディスプレイの最も分かりやすい例としては、CRT、PDP、およびOLED/AMOLEDがある。発出光を考慮したときに通常パッシブに分類されるディスプレイは、LCDおよびEPディスプレイである。パッシブディスプレイは、限定されるわけではないが本質的に低消費電力であるなどの魅力的な性能特性を示すことが多いが、発光する能力がないために、多くの実用的な応用分野においてある程度使用が制限されることがある。
発光に関連するパッシブディスプレイの制限を克服するために、多くのパッシブディスプレイは、外部光源に結合される。結合された光源によって、本来パッシブであるこれらのディスプレイが光を発出し、実質的にアクティブディスプレイとして機能することができることもある。このような結合される光源の例は、バックライトである。バックライトは、本来パッシブであるディスプレイの背後に配置されてそのパッシブディスプレイを照明する光源(パネルバックライトであることが多い)として機能することができる。例えば、バックライトは、LCDまたはEPディスプレイに結合することができる。バックライトは、LCDまたはEPディスプレイを通過する光を発出する。発出された光は、LCDまたはEPディスプレイによって変調され、この変調された光が、LCDまたはEPディスプレイから発出される。バックライトは、白色光を発出するように構成されることが多い。この場合には、カラーフィルタを使用して、白色光をディスプレイで使用される様々な色に変換する。カラーフィルタは、例えば、LCDまたはEPディスプレイの出力に配置してもよいし(それほど一般的ではない)、あるいはバックライトとLCDまたはEPディスプレイの間に配置してもよい。
Electronic displays are almost ubiquitous media for communicating information to users of a wide variety of devices and products. The most commonly used electronic displays are cathode ray tubes (CRTs), plasma display panels (PDPs), liquid crystal displays (LCDs), electroluminescence displays (ELs), organic light emitting diodes (OLEDs) and active matrix OLEDs (AMOLEDs). ) Display, liquid crystal display (EP), and various displays utilizing electromechanical or electrofluid light modulation (eg, digital micromirror devices, electrowetting displays, etc.). In general, electronic displays can be classified as either active displays (ie, displays that emit light) or passive displays (ie, displays that modulate the light supplied by another light source). The most obvious examples of active displays are CRTs, PDPs, and OLEDs / AMOLEDs. The displays that are usually classified as passive when considering the emitted light are LCD and EP displays. Passive displays often exhibit attractive performance characteristics, such as, but not limited to, inherently low power consumption, but to some extent in many practical applications due to their inability to emit light. Use may be restricted.
To overcome the limitations of passive displays associated with light emission, many passive displays are coupled to an external light source. The combined light source may allow these displays, which are inherently passive, to emit light and effectively function as active displays. An example of such a coupled light source is a backlight. The backlight can function as a light source (often a panel backlight) that is placed behind a display that is inherently passive and illuminates the passive display. For example, the backlight can be coupled to an LCD or EP display. The backlight emits light that passes through the LCD or EP display. The emitted light is modulated by the LCD or EP display, and the modulated light is emitted from the LCD or EP display. Backlights are often configured to emit white light. In this case, color filters are used to convert the white light into the various colors used in the display. Color filters may be placed, for example, on the output of the LCD or EP display (less common) or between the backlight and the LCD or EP display.

本明細書に記載する原理による実施例および実施形態の様々な特徴は、以下の詳細な説明を添付の図面と関連付けて参照すれば、より容易に理解することができる。これらの図面では、同じ参照番号は同じ構造要素を示している。 Various features of examples and embodiments according to the principles described herein can be more easily understood by reference to the following detailed description in association with the accompanying drawings. In these drawings, the same reference numbers refer to the same structural elements.

[図1A]本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューディスプレイを示す斜視図である。[図1B]本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューディスプレイの視野方向に対応する特定の主極大角度方向(principal angular direction)を有する光線の角度成分を表す図である。FIG. 1A is a perspective view showing a multi-view display according to an embodiment according to the principle described in the present specification. FIG. 1B is a diagram showing an angular component of a ray having a specific principal angular direction corresponding to the viewing direction of a multi-view display according to an embodiment according to the principle described herein. .. 本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例における回折格子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the diffraction grating in an Example by embodiment by the principle described in this specification. 本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライトを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the multi-view backlight in an Example by embodiment by the principle described in this specification. [図3B]本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライトを示す平面図である。[図3C]本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライトを示す斜視図である。FIG. 3B is a plan view showing a multi-view backlight according to an embodiment according to the principle described in the present specification. FIG. 3C is a perspective view showing a multi-view backlight according to an embodiment according to the principle described in the present specification. 本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライトを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the multi-view backlight in an Example by embodiment by the principle described in this specification. 本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューバックライトの一部分を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a portion of a multi-view backlight comprising a multi-beam element in an embodiment according to an embodiment according to the principles described herein. 本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューライトの一部分を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a portion of a multi-view light including a multi-beam element in an embodiment according to another embodiment according to the principles described herein. 本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューバックライトの一部分を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a portion of a multi-view backlight comprising a multi-beam element in an example according to another embodiment according to the principles described herein. 本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューバックライトの一部分を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a portion of a multi-view backlight comprising a multi-beam element in an example according to another embodiment according to the principles described herein. 本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューバックライトの一部分を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a portion of a multi-view backlight comprising a multi-beam element in an example according to another embodiment according to the principles described herein. 本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューディスプレイを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the multi-view display in an Example by embodiment by the principle described in this specification. 本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライト動作の方法を示す流れ図である。It is a flow chart which shows the method of the multi-view backlight operation in an Example by embodiment by the principle described in this specification.

特定の実施例および実施形態は、上述の図面に示す特徴に加えて、またはそれらの代わりに、他の特徴を有する。以下、それらの特徴およびその他の特徴について、上記の図面を参照して説明する。 Certain embodiments and embodiments have other features in addition to or in place of the features shown in the drawings above. Hereinafter, these features and other features will be described with reference to the above drawings.

本明細書に記載する原理による実施例および実施形態は、マルチビューまたは3次元(3D)ディスプレイと、収束ビューを有する、または提供するマルチビューディスプレイに応用される、マルチビューバックライティングを提供する。特に、本明細書に記載する原理による実施形態は、複数の異なる主極大角度方向を有する光線を提供するように構成されたマルチビーム要素を利用するマルチビューバックライティングを提供する。様々な実施形態によれば、マルチビューバックライトのマルチビーム要素によって提供される光線のこれらの異なる主極大角度方向は、マルチビューディスプレイの様々な異なるビューの異なる方向に対応している。さらに、様々な実施形態によれば、各マルチビーム要素によって提供される複数の光線はマルチビューディスプレイの視野ゾーン中心に向かって傾斜している。マルチビューバックライティングがマルチビューディスプレイと共に利用されるときには、複数の光線の視野ゾーン中心への傾斜が、視野ゾーンにわたる対応する様々な位置に収束する表示画像の様々なビューをもたらす(すなわち、収束ビューをもたらす)。収束ビューを有するマルチビューバックライティングを利用するマルチビューディスプレイの用途は、限定されるわけではないが、携帯電話(例えばスマートフォン)、腕時計、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ(例えばラップトップコンピュータ)、パーソナルコンピュータおよびコンピュータモニタ、自動車のディスプレイコンソール、カメラのディスプレイ、ならびにその他の様々なモバイルおよび実質的に非モバイルの表示アプリケーションおよびデバイスを含む。 Examples and embodiments according to the principles described herein provide multi-view or three-dimensional (3D) displays and multi-view backlighting that is applied to multi-view displays that have or provide convergent views. In particular, embodiments according to the principles described herein provide multi-view backlighting that utilizes multi-beam elements configured to provide light rays with a plurality of different principal maximal angular directions. According to various embodiments, these different principal maximal angular directions of the rays provided by the multi-beam elements of the multi-view backlight correspond to different directions of various different views of the multi-view display. Moreover, according to various embodiments, the plurality of rays provided by each multi-beam element is tilted towards the center of the field zone of the multi-view display. When multi-view backlighting is used with a multi-view display, the tilt of multiple rays toward the center of the field of view zone results in different views of the display image that converge to the corresponding different positions across the field of view zone (ie, converged view). Bring). Applications for multi-view displays that utilize multi-view backlighting with convergent views are not limited, but are limited to mobile phones (eg smartphones), watches, tablet computers, mobile computers (eg laptop computers), personal computers and Includes computer monitors, automotive display consoles, camera displays, and a variety of other mobile and virtually non-mobile display applications and devices.

本明細書では、「マルチビューディスプレイ」は、マルチビュー画像の様々なビュー(例えば様々な視点のビュー)を様々な視野方向で提供するように構成された電子ディスプレイまたは電子ディスプレイシステムとして定義される。図1Aは、本明細書に記載する原理による実施形態による、1実施例のマルチビューディスプレイ10を示す斜視図である。図1Aに示すように、マルチビューディスプレイ10は、見る対象のマルチビュー画像を表示するスクリーン12を含む。スクリーン12は、電話(例えば携帯電話、スマートフォンなど)、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータのコンピュータモニタ、カメラのディスプレイ、またはその他の実質的に任意のデバイスの電子ディスプレイの表示画面とすることができる。マルチビューディスプレイ10は、このマルチビュー画像の様々なビュー14を、スクリーン12に対する様々な視野方向16に提供する。視野方向16は、スクリーン12から様々な異なる主極大角度方向に延びる矢印として示してある。様々なビュー14は、それらの矢印(すなわち視野方向16を示す矢印)の終端に網掛けした多角形として示してある。図1Aでは、また、4つのビュー14と4つの視野方向16しか示していないが、全て例示を目的としてものであり、限定を目的としたものではない。なお、図1Aでは様々なビュー14がスクリーンの上方にあるものとして示してあるが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ10に表示されたとき、これらのビュー14は、実際にはスクリーン12上、またはスクリーン12の近傍に見えることに留意されたい。ビュー14をスクリーン12の上方に示しているのは、単に説明を簡略にするためであり、これらの視野方向16のうち特定のビュー14に対応する各視野方向からマルチビューディスプレイ10を見ていることを表すためのものである。 As used herein, a "multi-view display" is defined as an electronic display or electronic display system configured to provide different views of a multi-view image (eg, views of different viewpoints) in different viewing directions. .. FIG. 1A is a perspective view showing a multi-view display 10 according to an embodiment according to the principle described in the present specification. As shown in FIG. 1A, the multi-view display 10 includes a screen 12 for displaying a multi-view image to be viewed. The screen 12 can be the display screen of a telephone (eg, mobile phone, smartphone, etc.), tablet computer, laptop computer, desktop computer computer monitor, camera display, or electronic display of virtually any other device. it can. The multi-view display 10 provides various views 14 of the multi-view image in various viewing directions 16 with respect to the screen 12. The viewing direction 16 is shown as arrows extending from the screen 12 in various different main maximal angles. The various views 14 are shown as shaded polygons at the ends of their arrows (ie, the arrows indicating the viewing direction 16). FIG. 1A also shows only four views 14 and four viewing directions 16, all of which are for illustration purposes only and not for limitation purposes. Although various views 14 are shown in FIG. 1A as being above the screen, when the multi-view image is displayed on the multi-view display 10, these views 14 are actually on the screen 12 or Note that it appears in the vicinity of the screen 12. The view 14 is shown above the screen 12 for the sake of brevity, and the multi-view display 10 is viewed from each of these viewing directions 16 corresponding to a particular view 14. It is for expressing that.

マルチビューディスプレイの「視野方向」、すなわち視野方向に対応する方向を有する光線(すなわち指向性光線)は、一般に、本明細書の定義では角度成分{θ、φ}で与えられる主極大角度方向を有する。角度成分θは、本明細書では、光線の「高度成分」または「仰角」と呼ぶ。角度成分φは、光線の「方位成分」または「方位角」と呼ぶ。定義では、仰角θは、垂直平面(例えばマルチビューディスプレイスクリーンの平面に対して直交する面)内の角度であり、方位角φは、水平面(例えばマルチビューディスプレイスクリーン平面に対して平行な面)内の角度である。 The "field of view" of a multi-view display, that is, a ray having a direction corresponding to the direction of the field of view (ie, a directional ray), generally has a principal maximal angular direction given by the angular component {θ, φ} as defined herein. Have. The angular component θ is referred to herein as the "altitude component" or "elevation angle" of the ray. The angle component φ is called the “azimuth component” or “azimuth angle” of the light beam. By definition, elevation θ is an angle in a vertical plane (eg, a plane orthogonal to the plane of the multiview display screen) and azimuth φ is a horizontal plane (eg, a plane parallel to the plane of the multiview display screen). The angle inside.

図1Bは、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューディスプレイの視野方向(例えば図1Aの視野方向16)に対応する特定の主極大角度方向を有する光線20の角度成分{θ、φ}の図示である。さらに、光線20は、本明細書の定義では、特定の点から発出される、または放射する。すなわち、定義では、光線20は、マルチビューディスプレイ内の特定の原点に関連付けられた中心放射線を有する。図1Bは、光線(または視野方向)の原点Oも示している。図示の光線20は、指向性光線を表すことがある。 FIG. 1B shows the angular component of a ray 20 having a specific principal maximal angular direction corresponding to the visual field direction (eg, visual field direction 16 of FIG. 1A) of the multi-view display according to an embodiment according to the principle described herein. It is an illustration of {θ, φ}. In addition, the light beam 20 is emitted or emitted from a particular point, as defined herein. That is, by definition, the ray 20 has a central radiation associated with a particular origin within the multiview display. FIG. 1B also shows the origin O of the light beam (or the viewing direction). The illustrated ray 20 may represent a directional ray.

さらに、「マルチビュー画像」および「マルチビューディスプレイ」という用語で使用する「マルチビュー」という用語は、複数のビューとして定義される。複数のビューは、いくつかの実施形態では、様々な視点を表す、あるいはその複数のビューのうちのビュー間で角度のばらつきを含むこともある。さらに、本明細書では、「マルチビュー」という用語は、本明細書の定義では、2つを超える異なるビュー(すなわち最低で3つのビューであり、一般的には3つを超えるビュー)を明示的に含む。したがって、本明細書で利用する「マルチビューディスプレイ」は、シーンまたは画像を表すために異なるビューを2つしか含まない立体視ディスプレイとは明示的に区別されることができる。ただし、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイは本明細書の定義では2つを超えるビューを含むが、マルチビュー画像は、それらのマルチビュービューのうちの2つのみ(例えば各眼あたり1つのビュー)を一度に見るように選択することにより、画像の立体視対として見る(例えばマルチビューディスプレイ上で)ことができる。 In addition, the term "multi-view" as used in the terms "multi-view image" and "multi-view display" is defined as multiple views. The plurality of views, in some embodiments, may represent different perspectives or may include angular variation among the views of the plurality of views. Further, as used herein, the term "multi-view" specifies more than two different views (ie, at least three views, and generally more than three views) as defined herein. Including. Thus, the "multi-view display" used herein can be explicitly distinguished from a stereoscopic display that contains only two different views to represent a scene or image. However, while multi-view images and multi-view displays include more than two views as defined herein, multi-view images are only two of those multi-view views (eg, one view per eye). Can be viewed as a stereoscopic pair of images (eg, on a multi-view display) by choosing to view at once.

「マルチビューピクセル」は、本明細書では、マルチビューディスプレイの同様の複数の異なるビューのそれぞれの画像ピクセルを表すピクセルまたは「ビューピクセル」のセットとして定義される。特に、マルチビューピクセルは、マルチビュー画像の様々なビューのそれぞれの画像ピクセルに対応する、またはマルチビュー画像の様々なビューのそれぞれの画像ピクセルを表す、個々のビューピクセルを有する。さらに、マルチビューピクセルのビューピクセルは、本明細書の定義では、各ビューピクセルが様々なビューのうちの対応するビューの所定の視野方向と関連付けられるので、いわゆる「方向ピクセル」である。さらに、様々な実施例および実施形態によれば、マルチビューピクセルのビューピクセルによって表される様々なビューピクセルは、様々なビューのそれぞれにおいて、等価な、または少なくとも実質的には同様の位置または座標を有することができる。例えば、第1のマルチビューピクセルは、マルチビュー画像の様々なビューのそれぞれにおいて{x、y}に位置する画像ピクセルに対応する個々のビューピクセルを有することがあり、第2のマルチビューピクセルは、様々なビューのそれぞれにおいて{x、y}に位置する画像ピクセルに対応する個々のビューピクセルを有することがある、などである。 A "multi-view pixel" is defined herein as a set of pixels or "view pixels" that represent the respective image pixels of a plurality of similar different views of a multi-view display. In particular, a multi-view pixel has individual view pixels that correspond to the respective image pixels of the various views of the multi-view image or represent the respective image pixels of the various views of the multi-view image. Further, a view pixel of a multi-view pixel is a so-called "direction pixel" as defined herein because each view pixel is associated with a predetermined viewing direction of the corresponding view of the various views. Moreover, according to various examples and embodiments, the various view pixels represented by the view pixels of the multi-view pixels have equivalent, or at least substantially similar positions or coordinates, in each of the different views. Can have. For example, the first multi-view pixel may have an individual view pixel corresponding to the image pixel located at {x 1 , y 1 } in each of the various views of the multi-view image, and the second multi-view Pixels may have individual view pixels corresponding to image pixels located at {x 2 , y 2 } in each of the various views, and so on.

いくつかの実施形態では、マルチビューピクセル中のビューピクセルの数が、マルチビューディスプレイのビューの数と等しいことがある。例えば、マルチビューピクセルは、64個の異なるビューを有するマルチビューディスプレイと関連付けられた64個のビューピクセルを提供することがある。別の例では、マルチビューディスプレイがビューの8×4アレイ(すなわち32個のビュー)を提供し、マルチビューピクセルが、32個のビューピクセル(すなわち各ビュー当たり1つ)を含むこともある。さらに他の実施例では、マルチビューディスプレイのいくつかのビューは、2つ以上のビューから実質的に任意の部分に及ぶことができ、実質的に任意の配列(例えば長方形、円形など)で配列することができる。したがって、マルチビューピクセル中のビューピクセルは、いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイのビューの数および配列と同様の数および同様の配列を有することができる。さらに、異なるビューピクセルのそれぞれは、異なるビュー(例えば64個の異なるビュー)に対応する視野方向のうちの異なる1つに対応する関連する方向(すなわち光線の主極大角度方向)を有する。 In some embodiments, the number of view pixels in a multi-view pixel may be equal to the number of views in a multi-view display. For example, a multi-view pixel may provide 64 view pixels associated with a multi-view display having 64 different views. In another example, a multi-view display may provide an 8x4 array of views (ie, 32 views), and the multi-view pixels may contain 32 view pixels (ie, one for each view). In yet another embodiment, some views of the multi-view display can extend from two or more views to virtually any part and are arranged in virtually any arrangement (eg, rectangle, circle, etc.). can do. Thus, view pixels in a multi-view pixel can, in some embodiments, have a similar number and array of views as the number and array of views in a multi-view display. Further, each of the different view pixels has a related direction (ie, the principal maximal angular direction of the ray) corresponding to a different one of the viewing directions corresponding to a different view (eg, 64 different views).

さらに、いくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの数は、マルチビューディスプレイの様々な個々のビュー中のピクセル(すなわち選択されたビューを構成するピクセル)の数と実質的に等しいことがある。例えば、ビューが640×480個のビューピクセル(すなわちビューは640×480ビュー解像度を有する)を含む場合には、マルチビューディスプレイは、307200個のマルチビューピクセルを有することができる。別の例では、ビューが100×100個のピクセルを含む場合には、マルチビューディスプレイは、総数で10000(すなわち100×100=10000)個のマルチビューピクセルを含むことができる。 Further, according to some embodiments, the number of multi-view pixels in a multi-view display is substantially the number of pixels in various individual views of the multi-view display (ie, the pixels that make up the selected view). May be equal to. For example, if the view contains 640 x 480 view pixels (ie, the view has a 640 x 480 view resolution), the multi-view display can have 307,200 multi-view pixels. In another example, if the view contains 100 x 100 pixels, the multi-view display can contain a total of 10000 (ie 100 x 100 = 10000) multi-view pixels.

本明細書の定義では、マルチビューディスプレイの「収束ビュー」とは、特定のビューを構成するビューピクセルが、マルチビューディスプレイの視野ゾーン(または収束面)内の所定の位置に収束するような方向を有する、ビューのセットまたは複数のビューを指す。例えば、ビューピクセルは、変調光線を含むことがある。収束ビューでは、特定の収束ビューのビューピクセルに対応する全ての変調光線が、視野ゾーンの所定の位置に収束する方向を有する。収束ビューは、この特定のビューの実質的に全てのピクセルをユーザに提供することができる。すなわち、ユーザの眼が特定の収束ビューに対応する視野ゾーン内のある位置に配置されているときには、ユーザの眼は、マルチビューディスプレイの収束ビューの結果として、実質的にそのビューのみに関連するピクセルを受光し、その他のビューに関連するピクセルは受光しないことがある。 As defined herein, a "convergent view" of a multi-view display is the direction in which the view pixels that make up a particular view converge to a predetermined position within the field zone (or converging plane) of the multi-view display. Refers to a set or multiple views of a view. For example, view pixels may contain modulated rays. In a convergent view, all modulated rays corresponding to the view pixels of a particular convergent view have a direction that converges to a predetermined position in the visual field zone. A convergent view can provide the user with virtually all pixels of this particular view. That is, when the user's eye is located at a position in the visual field zone corresponding to a particular convergent view, the user's eye is substantially only relevant to that view as a result of the convergent view of the multi-view display. It may receive pixels and not other view-related pixels.

さらに、定義では、「視野ゾーン」は、マルチビューディスプレイによって表示される画像を見ることができる、通常はマルチビューディスプレイの前方の空間領域であり、例えば、ユーザの眼が表示されている画像を知覚することができる、すなわち「見る」ことができる領域である。通常は、この空間領域は、マルチビューディスプレイから所定の距離(すなわち視距離f)にある、例えばマルチビューディスプレイのスクリーンから距離fにある平面である、または少なくともその平面に対応することがある。 Further, by definition, a "field of view zone" is a spatial area, usually in front of a multi-view display, from which the image displayed by the multi-view display can be seen, eg, an image in which the user's eyes are displayed. It is an area that can be perceived, that is, "seen". Usually, this spatial region may be a plane at a predetermined distance (ie, viewing distance f) from the multi-view display, eg, a plane at a distance f from the screen of the multi-view display, or at least correspond to that plane.

本明細書に記載する原理による様々な実施形態では、収束ビューを有するマルチビューディスプレイの前方の視野ゾーンの視距離fまたは視位置は、マルチビューディスプレイの特定の適用分野または用途によって決まる、またはこれらに基づいて選択されることがある。例えば、収束ビューを有するマルチビューディスプレイを携帯電話(例えばスマートフォン)のディスプレイとして使用するときには、視距離fは、マルチビューディスプレイのスクリーンから、またはマルチビューディスプレイのスクリーンの前方の、約20センチメートル(〜20cm)から約40センチメートル(〜40cm)の間とすることができる。他の実施例では、視距離fは、限定されるわけではないが、マルチビューディスプレイがコンピュータのモニタ(例えばデスクトップモニタ)として使用されるときなどには、約40センチメートル(〜40cm)から約80センチメートル(〜80cm)の間とすることができる。他の適用分野(例えば自動車のダッシュボードディスプレイ)では、視距離fは、約70センチメートル(〜70cm)から約100センチメートル(〜100cm)の間、またはそれ以上にすることができる。 In various embodiments according to the principles described herein, the viewing distance f or viewing position of the front viewing zone of a multi-view display having a convergent view depends on, or these, the particular application or application of the multi-view display. May be selected based on. For example, when a multi-view display with a convergent view is used as a display on a mobile phone (eg, a smartphone), the viewing distance f is about 20 centimeters (from the screen of the multi-view display or in front of the screen of the multi-view display). It can be between ~ 20 cm) and about 40 cm (~ 40 cm). In other embodiments, the viewing distance f is, but is not limited to, from about 40 centimeters (~ 40 cm) to about, such as when a multi-view display is used as a computer monitor (eg, a desktop monitor). It can be between 80 centimeters (~ 80 cm). In other application areas (eg, automotive dashboard displays), the viewing distance f can be between about 70 centimeters (~ 70 cm) and about 100 centimeters (~ 100 cm), or more.

本明細書では、「光導波路」は、全反射を用いてその内部で光を誘導する構造として定義される。特に、光導波路は、光導波路の動作波長で実質的に透明なコアを含むことができる。様々な実施例では、「光導波路」という用語は、一般に、全反射を利用して光導波路の誘電体材料とその光導波路を取り囲む材料または媒質との間の界面で光を誘導する、誘電体光学導波路を指す。定義では、全反射のための条件は、光導波路の屈折率が光導波路材料の表面に隣接する周囲の媒質の屈折率より大きいことである。いくつかの実施形態では、全反射をさらに促進するために、光導波路は、上述の屈折率の差に加えて、またはその代わりに、コーティングを含むこともできる。このコーティングは、例えば反射性コーティングとすることができる。光導波路は、これらに限定されるわけではないが、平板導波路またはスラブ導波路、およびストリップ導波路のうちの一方または両方を含むいくつかの光導波路のうちの任意のものにすることができる。 As used herein, an "optical waveguide" is defined as a structure that guides light within it using total internal reflection. In particular, the optical waveguide can include a core that is substantially transparent at the operating wavelength of the optical waveguide. In various embodiments, the term "optical waveguide" generally refers to a dielectric that uses total internal reflection to guide light at the interface between the dielectric material of the optical waveguide and the material or medium surrounding the optical waveguide. Refers to an optical waveguide. By definition, the condition for total internal reflection is that the index of refraction of the optical waveguide is greater than the index of refraction of the surrounding medium adjacent to the surface of the optical waveguide material. In some embodiments, the optical waveguide may also include a coating in addition to, or instead of, the refractive index differences described above, in order to further promote total internal reflection. This coating can be, for example, a reflective coating. The optical waveguide can be any of several optical waveguides, including, but not limited to, flat plate waveguides or slab waveguides, and one or both strip waveguides. ..

さらに、本明細書では、「平板光導波路」など光導波路に用いられるときの「平板」という用語は、「スラブ」導波路と呼ばれることもある、区分的または微分的に平面状の層またはシートとして定義される。特に、平板光導波路は、その光導波路の頂面および底面(すなわち対向する表面)によって画定される2つの実質的に直交する方向に光を誘導するように構成された光導波路として定義される。さらに、本明細書の定義では、頂面および底面は互いに分離されており、少なくとも微分的な意味では実質的に互いに平行であることがある。すなわち、平板光導波路の任意の微分小区画内では、頂面と底面は実質的に平行である、または同一平面状にある。 Further, in the present specification, the term "flat plate" when used for an optical waveguide such as "flat plate optical waveguide" is sometimes referred to as a "slab" waveguide, which is a piecewise or differentially planar layer or sheet. Is defined as. In particular, a flat plate optical waveguide is defined as an optical waveguide configured to guide light in two substantially orthogonal directions defined by the top and bottom surfaces (ie, opposite surfaces) of the optical waveguide. Moreover, as defined herein, the top and bottom surfaces are separated from each other and may be substantially parallel to each other, at least in a differential sense. That is, within any differential compartment of the flat plate optical waveguide, the top and bottom surfaces are substantially parallel or coplanar.

いくつかの実施形態では、平板光導波路は、実質的に平坦であり(すなわち平面に制限され)、したがって、平板光導波路は、平面光導波路である。他の実施形態では、平板光導波路は、1つの次元、または2つの直交する次元に湾曲していてもよい。例えば、平板光導波路を1つの次元に湾曲させて、円筒形の平板光導波路を形成することもできる。ただし、いかなる湾曲も、平板光導波路内で全反射が維持されて光を誘導することを保証するのに十分に大きな曲率半径を有する。 In some embodiments, the flat plate optical waveguide is substantially flat (ie, limited to a flat surface), and thus the flat plate optical waveguide is a planar optical waveguide. In other embodiments, the flat plate optical waveguide may be curved in one dimension or two orthogonal dimensions. For example, a flat plate optical waveguide can be curved to one dimension to form a cylindrical flat plate optical waveguide. However, any curvature has a radius of curvature large enough to ensure that total internal reflection is maintained and light is guided within the flat plate optical waveguide.

本明細書では、「回折格子」は、一般に、その回折格子に入射する光の回折をもたらすように配置された複数のフィーチャ(すなわち回折フィーチャ)として定義される。いくつかの実施例では、複数のフィーチャは、周期的または準周期的に配置されることがある。例えば、回折格子は、1次元(1D)アレイに配置された複数のフィーチャ(例えば材料表面の複数の溝またはリッジ)を含むことがある。他の例では、回折格子は、フィーチャの2次元(2D)アレイとすることもできる。回折格子は、例えば材料表面のバンプまたは穴の2Dアレイとすることもできる。 As used herein, a "diffraction grating" is generally defined as a plurality of features (ie, diffraction features) arranged to provide diffraction of light incident on the grating. In some embodiments, the features may be arranged periodically or quasi-periodically. For example, a grating may contain multiple features (eg, multiple grooves or ridges on the surface of a material) arranged in a one-dimensional (1D) array. In another example, the grating can also be a two-dimensional (2D) array of features. The grating can also be, for example, a 2D array of bumps or holes on the surface of the material.

したがって、本明細書の定義では、「回折格子」は、その回折格子に入射する光の回折をもたらす構造である。光が光導波路から回折格子に入射すると、それによりもたらされる回折または回折的散乱は、回折格子が光導波路から出る光を回折によって結合することができるという「回折結合」を生じることがあるので、この回折または回折的散乱は、「回折結合」と呼ばれることもある。回折格子は、また、回折によって(すなわち回折角で)、光を方向変更する、または光の角度を変化させる。特に、回折の結果として、回折格子を出る光は、一般に、回折格子に入射した光(すなわち入射光)の伝搬方向とは異なる伝搬方向を有する。回折による光の伝搬方向の変化を、本明細書では、「回折的方向変更」と呼ぶ。したがって、回折格子は、回折格子に入射した光を回折的に方向変更する回折フィーチャを含む構造であると理解することができ、光が光導波路から入射した場合に、回折格子は、光導波路からの光を回折的に外部結合することもできる。 Therefore, as defined herein, a "diffraction grating" is a structure that provides diffraction of light incident on the diffraction grating. When light enters the grating from the optical waveguide, the resulting diffraction or diffractive scattering can result in a "diffractive coupling" in which the grating can combine the light emitted from the grating by diffraction. This diffraction or diffraction grating is sometimes referred to as "diffraction coupling". The grating also diverts the light or changes the angle of the light by diffraction (ie, at the diffraction angle). In particular, the light exiting the diffraction grating as a result of diffraction generally has a propagation direction different from the propagation direction of the light incident on the diffraction grating (that is, the incident light). The change in the direction of light propagation due to diffraction is referred to herein as "diffraction direction change". Therefore, it can be understood that the diffraction grating has a structure including a diffraction feature that diffractically changes the direction of the light incident on the diffraction grating, and when the light is incident from the optical waveguide, the diffraction grating is transmitted from the optical waveguide. The light can be diffractively externally coupled.

さらに、本明細書の定義では、回折格子のフィーチャは、「回折フィーチャ」と呼ばれ、材料表面(すなわち2つの材料の間の境界)にある、材料表面内にある、材料表面上にある、のうちの1つまたは複数である可能性がある。この表面は、例えば光導波路の表面であることもある。回折フィーチャは、これらに限定されるわけではないが、表面の、表面中の、または表面上の、溝、リッジ、穴、およびバンプのうちの1つまたは複数など、光を回折させる様々な構造のうちのいずれを含むこともできる。例えば、回折格子は、材料表面中の複数の実質的に平行な溝を含むこともある。別の例では、回折格子は、材料表面から隆起する複数の平行なリッジを含むこともある。回折フィーチャ(例えば溝、リッジ、穴、バンプなど)は、これらに限定されるわけではないが、正弦波形プロフィル、方形プロフィル(例えばバイナリ型回折格子)、3角形プロフィル、および鋸歯形プロフィル(例えばブレーズド回折格子)のうちの1つまたは複数を含む、回折をもたらす様々な断面形状またはプロフィルのうちのいずれを有することもできる。 Further, as defined herein, the features of the grating are called "diffraction features" and are on the surface of the material, within the surface of the material, at the surface of the material (ie, the boundary between the two materials). It may be one or more of them. This surface may be, for example, the surface of an optical waveguide. Diffractive features are various structures that diffract light, such as, but not limited to, one or more of grooves, ridges, holes, and bumps on the surface, in, or on the surface. Any of these can be included. For example, a grating may include multiple substantially parallel grooves in the surface of the material. In another example, the grating may contain multiple parallel ridges that rise from the surface of the material. Diffractive features (eg grooves, ridges, holes, bumps, etc.) are, but are not limited to, sinusoidal profiles, square profiles (eg binary gratings), triangular profiles, and serrated profiles (eg blazed). It can have any of a variety of cross-sectional shapes or profiles that result in diffraction, including one or more of the gratings.

本明細書に記載する様々な実施例によれば、回折格子(例えば、以下で述べるようにマルチビーム要素の回折格子)を利用して、光を光線として光導波路(例えば平板光導波路)から回折的に散乱させる、または結合することができる。特に、局所的に周期的な回折格子の、または局所的に周期的な回折格子によって提供される、回折角θは、数式(1)で与えることができる。 According to the various examples described herein, a diffraction grating (eg, a diffraction grating of a multi-beam element as described below) is used to diffract light from an optical waveguide (eg, a flat plate optical waveguide) as a light beam. Can be scattered or combined. In particular, the diffraction angle θ m provided by the locally periodic diffraction grating or the locally periodic diffraction grating can be given by the mathematical formula (1).

ここで、λは、光の波長であり、mは、回折次数であり、nは、光導波路の屈折率であり、dは、回折格子のフィーチャ間の距離または間隔であり、θは、回折格子への光の入射角である。簡潔にするために、数式(1)は、回折格子が光導波路の表面に隣接しており、光導波路の外部の材料の屈折率が1に等しい(すなわちnout=1である)ものと仮定している。一般に、回折次数mは、整数で与えられる。回折格子によって生成される光線の回折角θは、回折次数が正である(例えばm>0である)場合には、数式(1)で与えることができる。例えば、回折次数mが1に等しい(すなわちm=1である)ときには、1次の回折がもたらされる。 Here, λ is the wavelength of light, m is the order of diffraction, n is the refractive index of the optical waveguide, d is the distance or spacing between the features of the diffraction grating, and θ 1 is. The angle of incidence of light on the diffraction grating. For brevity, equation (1) assumes that the grating is adjacent to the surface of the optical waveguide and the index of refraction of the material outside the optical waveguide is equal to 1 (ie no out = 1). doing. Generally, the diffraction order m is given as an integer. The diffraction angle θ m of the light beam generated by the diffraction grating can be given by the mathematical formula (1) when the diffraction order is positive (for example, m> 0). For example, when the diffraction order m is equal to 1 (ie, m = 1), first-order diffraction is produced.

図2は、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例における回折格子30を示す断面図である。例えば、回折格子30は、光導波路40の表面上に位置することがある。さらに、図2は、入射角θで回折格子30に入射する光線20を示している。光線20は、光導波路40内の誘導光線である。また、図2には、入射光線20の回折の結果として回折格子30によって回折的に生成されて外部に結合される光線50も示されている。光線50は、数式(1)で与えられる回折角θm(または本明細書では「主極大角度方向」)を有する。回折角θmは、例えば回折格子30の回折次数「m」に対応することがある。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a diffraction grating 30 according to an embodiment according to the principle described in the present specification. For example, the diffraction grating 30 may be located on the surface of the optical waveguide 40. Further, FIG. 2 shows a light ray 20 incident on the diffraction grating 30 at an incident angle θ 1 . The light ray 20 is an induced light ray in the optical waveguide 40. FIG. 2 also shows a ray 50 diffractically generated by the diffraction grating 30 as a result of the diffraction of the incident ray 20 and coupled to the outside. The light ray 50 has a diffraction angle θm (or “main maximum angle direction” in the present specification) given by the mathematical formula (1). The diffraction angle θm may correspond to, for example, the diffraction order “m” of the diffraction grating 30.

本明細書の定義では、「マルチビーム要素」は、複数の光線を含む光を生成するバックライトまたはディスプレイの構造または要素である。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、バックライトの光導波路に光学的に結合されて、光導波路内を誘導される光の一部分を外部結合することによって光線を提供することができる。他の実施形態では、マルチビーム要素は、これらの光線として発出される光を生成することができる(例えば光源を含むことがある)。さらに、マルチビーム要素によって生成される複数の光線の光線は、本明細書の定義では、互いに異なる主極大角度方向を有する。特に、定義では、複数の光線のうちの1つは、その複数の光線のうちの別の光線とは異なる所定の主極大角度方向を有する。 As defined herein, a "multi-beam element" is a backlight or display structure or element that produces light containing multiple rays. In some embodiments, the multi-beam element can be optically coupled to the optical waveguide of the backlight to provide light rays by externally coupling a portion of the light guided within the optical waveguide. In other embodiments, the multi-beam element is capable of producing light emitted as these rays (eg, may include a light source). Moreover, the rays of the plurality of rays produced by the multi-beam element have different principal maximal angular directions, as defined herein. In particular, by definition, one of the plurality of rays has a predetermined principal maximal angular direction that is different from the other rays of the plurality of rays.

さらに、この複数の光線は、ライトフィールドを表すことができる。例えば、複数の光線は、実質的に円錐形の空間領域に制限されることがある、またはその複数の光線の様々な主極大角度方向を含む所定の角度幅を有することがある。したがって、これらの光線の合計の所定の角度幅(すなわち複数の光線)が、ライトフィールドを表すことができる。様々な実施形態によれば、様々な光線の様々な主極大角度方向は、これに限定されるわけではないが、マルチビーム要素のサイズ(例えば長さ、幅、面積など)などの特徴によって決定される。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、本明細書の定義では、「拡張された点光源」、すなわちマルチビーム要素の範囲にわたって分布した複数の点光源と考えることができる。さらに、マルチビーム要素によって生成される光線は、本明細書の定義では、図1Bを参照して上述したように、角度成分{θ、φ}で与えられる主極大角度方向を有する。 In addition, the plurality of rays can represent a light field. For example, a plurality of rays may be confined to a substantially conical spatial region, or may have a predetermined angular width including various principal maximal angular directions of the plurality of rays. Thus, a given angular width (ie, a plurality of rays) of the sum of these rays can represent a light field. According to various embodiments, the various principal maximal angular directions of the various rays are determined by features such as, but not limited to, the size of the multi-beam element (eg, length, width, area, etc.). Will be done. In some embodiments, the multi-beam element can be thought of as an "extended point light source", i.e., multiple point light sources distributed over the range of the multi-beam element, as defined herein. Further, the light beam produced by the multi-beam element has a principal maximal angular direction given by the angular component {θ, φ}, as defined herein with reference to FIG. 1B.

本明細書における定義では、「マルチビーム回折格子」は、複数の光線を生成する回折格子である。いくつかの実施例では、マルチビーム回折格子は、「チャープ」回折格子である、または「チャープ」回折格子を含むことがある。マルチビーム回折格子によって生成される複数の光線は、上述のように角度成分{θ、φ}で表される異なる主極大角度方向を有することがある。特に、様々な実施例によれば、マルチビーム回折格子による入射光の回折結合および回折的方向変更の結果として、これらの光線のそれぞれが、所定の主極大角度方向を有することがある。例えば、マルチビーム回折格子は、8つの異なる主要方向に8つの光線を生成することもある。様々な実施例によれば、様々な光線の異なる主極大角度方向は、格子のピッチまたは間隔と、マルチビーム回折格子への入射光の伝搬方向に対する各光線の原点におけるマルチビーム回折格子のフィーチャの配向または回転との組合せによって決定される。 As defined herein, a "multi-beam diffraction grating" is a diffraction grating that produces a plurality of rays. In some embodiments, the multi-beam grating may be a "chirp" grating or include a "chirp" grating. The plurality of light rays generated by the multi-beam diffraction grating may have different main maximum angular directions represented by the angular components {θ, φ} as described above. In particular, according to various embodiments, each of these rays may have a predetermined principal maximal angular direction as a result of the diffractive coupling and diffractive redirection of the incident light by the multi-beam diffraction grating. For example, a multi-beam grating may generate eight rays in eight different major directions. According to various embodiments, the different principal maximal angular directions of the various rays are the pitch or spacing of the grating and the features of the multi-beam grating at the origin of each ray with respect to the direction of propagation of the incident light into the multi-beam grating. Determined by the combination with orientation or rotation.

本明細書では、「コリメータ」は、光を視準するように構成された実質的に任意の光学デバイスまたは装置として定義される。例えば、コリメータは、これらに限定されるわけではないが、コリメートミラーまたは反射器、コリメートレンズ、およびそれらの様々な組合せを含む可能性がある。いくつかの実施形態では、コリメート反射器を含むコリメータは、放物曲線または放物形を特徴とする反射表面を有することがある。別の例では、コリメート反射器は、成形放物線状反射器を含むことがある。「成形放物線状」とは、その成形放物線状反射器の湾曲した反射表面が、所定の反射特性(例えば視準度)を実現するように決定されるように「真の」放物曲線から逸脱していることを意味する。同様に、コリメートレンズは、球形表面(例えば両凸球面レンズ)を含むことがある。 As used herein, a "collimator" is defined as a substantially arbitrary optical device or device configured to collimate light. For example, a collimator may include, but is not limited to, a collimator mirror or reflector, a collimator lens, and various combinations thereof. In some embodiments, the collimator, including a collimator reflector, may have a reflective surface characterized by a parabolic curve or parabolic shape. In another example, the collimated reflector may include a molded parabolic reflector. "Molded parabolic" means that the curved reflective surface of the molded parabolic reflector deviates from the "true" parabolic curve so that it is determined to achieve a given reflection characteristic (eg, collimation). It means that you are doing it. Similarly, collimating lenses may include spherical surfaces (eg, biconvex spherical lenses).

いくつかの実施形態では、コリメータは、連続反射器または連続レンズ(すなわち実質的に平滑な連続表面を有する反射器またはレンズ)とすることができる。他の実施形態では、コリメート反射器またはコリメートレンズは、限定されるわけではないが、光の視準を提供するフレネル反射器またはフレネルレンズなど、実質的に不連続な表面を含むこともある。様々な実施形態によれば、コリメータによって提供される視準量は、実施形態によって所定の程度または量において変化することがある。さらに、コリメータは、2つの直交する方向(例えば垂直方向および水平方向)の一方または両方に視準を提供するように構成することができる。すなわち、コリメータは、いくつかの実施形態によれば、光の視準を提供する2つの直交する方向のうちの一方または両方の形状を含むことがある。 In some embodiments, the collimator can be a continuous reflector or a continuous lens (ie, a reflector or lens with a substantially smooth continuous surface). In other embodiments, the collimating reflector or collimating lens may include, but is not limited to, a substantially discontinuous surface, such as a Fresnel reflector or Fresnel lens that provides a collimation of light. According to various embodiments, the collimator provided by the collimator may vary to a predetermined degree or amount depending on the embodiment. In addition, the collimator can be configured to provide collimators in one or both of the two orthogonal directions (eg, vertical and horizontal). That is, the collimator may include one or both of the two orthogonal directions that provide a collimator of light, according to some embodiments.

本明細書では、「視準因子」は、光が視準される程度として定義される。特に、視準因子は、本明細書の定義では、視準された光線内の光放射線の角度幅を定義する。例えば、視準因子σは、視準された光線内の光放射線の大部分が特定の角度幅(例えば視準光線の中心または主極大角度方向の周りの±σ度)内にあるように指定することができる。視準された光線の光放射線は、角度についてガウス分布を有することがあり、角度幅は、いくつかの実施例によれば、視準された光線のピーク強度の2分の1によって決まる角度であることがある。 As used herein, a "collimation factor" is defined as the degree to which light is collimated. In particular, the collimation factor, as defined herein, defines the angular width of light radiation within the collimated ray. For example, the sigma factor σ specifies that most of the light radiation in the collimated ray is within a certain angular width (eg ± σ degrees around the center of the collimated ray or the direction of the principal maximal angle). can do. The light radiation of the collimated ray may have a Gaussian distribution with respect to the angle, and the angular width is at an angle determined by half the peak intensity of the collimated ray, according to some embodiments. There may be.

本明細書では、「光源」は、光の源(例えば光を生成して発出するように構成された発光体)として定義される。例えば、光源は、起動時またはオン時に光を発出する発光ダイオード(LED)などの発光体を含むことがある。特に、本明細書では、光源は、これらに限定されるわけではないが、発光ダイオード(LED)、レーザ、有機発光ダイオード(OLED)、ポリマー発光ダイオード、プラズマ型発光体、蛍光灯、白熱灯、および実質的に任意のその他の光源などのうちの1つまたは複数を含む、実質的に任意の発光体である、またはそうした実質的に任意の発光体を含むことができる。光源によって生成される光は、色を有することもある(すなわち特定の波長の光を含むこともある)し、あるいはある範囲の波長(例えば白色光)を含むこともある。いくつかの実施形態では、光源は、複数の発光体を含むことがある。例えば、光源は、そのうちの少なくとも1つの発光体が、そのうちの少なくとも1つの他の発光体が生成する光の色または波長とは異なる色すなわち波長を有する光を生成する、複数の発光体のセットまたはグループを含むことがある。これらの異なる色は、例えば原色(例えば赤、緑、青)を含むことがある。 As used herein, a "light source" is defined as a source of light (eg, a light emitter configured to generate and emit light). For example, the light source may include a light emitter such as a light emitting diode (LED) that emits light at startup or on. In particular, in the present specification, the light source is not limited to these, but a light emitting diode (LED), a laser, an organic light emitting diode (OLED), a polymer light emitting diode, a plasma type light emitter, a fluorescent lamp, an incandescent lamp, and the like. And can be a substantially arbitrary illuminant, including one or more of substantially any other light source, or can include such substantially any illuminant. The light produced by the light source may have a color (ie, may contain light of a specific wavelength) or may contain a range of wavelengths (eg, white light). In some embodiments, the light source may include multiple illuminants. For example, a light source is a set of light emitters in which at least one of them produces light having a color or wavelength different from the color or wavelength of light produced by at least one of the other light emitters. Or it may include a group. These different colors may include, for example, primary colors (eg, red, green, blue).

さらに、本明細書で使用する冠詞「a」は、特許技術におけるその通常の意味、すなわち「1つまたは複数」の意味を有するものと意図されている。例えば、「マルチビーム要素」は、1つまたは複数のマルチビーム要素を意味し、したがって「このマルチビーム要素」も、本明細書では「この(1つまたは複数の)マルチビーム要素」を意味している。また、本明細書で「頂」、「底」、「上側」、「下側」、「上」、「下」、「前」、「後」、「第1」、「第2」、「左」、または「右」について言及している場合、それらはいずれも、本明細書では限定を意図しているわけではない。本明細書では、値に対して用いられるときの「約」という用語は、一般に、その値を生じるために使用される機器の許容範囲内を意味するか、あるいは、特に明示的に指定がない限り、プラスマイナス10%、プラスマイナス5%、またはプラスマイナス1%を意味する可能性がある。さらに、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、大部分、ほぼ全て、全て、または約51%から約100%の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書における実施例は、例示のみを目的としたものであり、限定のためではなく、説明のために示したものである。 In addition, the article "a" as used herein is intended to have its usual meaning in patented art, i.e., "one or more." For example, "multi-beam element" means one or more multi-beam elements, and thus "this multi-beam element" also means "this (s) multi-beam element" herein. ing. Also, in this specification, "top", "bottom", "upper", "lower", "upper", "lower", "front", "rear", "first", "second", "second", " Neither of these references to "left" or "right" is intended to be limiting herein. As used herein, the term "about" as used for a value generally means within the tolerance of the equipment used to produce that value, or is not explicitly specified. As long as it can mean plus or minus 10%, plus or minus 5%, or plus or minus 1%. Further, the term "substantially" as used herein means most, almost all, all, or amounts in the range of about 51% to about 100%. Moreover, the examples herein are for illustration purposes only and are provided for illustration purposes only.

本明細書に記載する原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューバックライトが提供される。図3Aは、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライト100を示す断面図である。図3Bは、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライト100を示す平面図である。図3Cは、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライト100を示す斜視図である。図3Cの斜視図は、本明細書における説明を容易にするために、部分的に切り欠いて示してある。 According to some embodiments of the principles described herein, a multi-view backlight is provided. FIG. 3A is a cross-sectional view showing a multi-view backlight 100 according to an embodiment according to the principle described in the present specification. FIG. 3B is a plan view showing the multi-view backlight 100 according to the embodiment according to the principle described in the present specification. FIG. 3C is a perspective view showing a multi-view backlight 100 according to an embodiment according to the principle described in the present specification. The perspective view of FIG. 3C is shown partially cut out for ease of description herein.

図3Aから図3Cに示すマルチビューバックライト110は、互いに異なる主極大角度方向を有する複数の傾斜光線(外部結合光線)102を(例えばライトフィールドとして)提供するように構成される。提供される複数の傾斜光線102は、様々な実施形態によれば、マルチビューバックライト100から離れるように、マルチビューディスプレイの複数のビューのそれぞれの視野方向に対応する異なる主極大角度方向に向けられる。いくつかの実施形態では、複数の傾斜光線102のうちの複数の光線102を(例えば以下で述べるように光弁を使用して)変調して、3Dコンテンツを有する情報の表示を容易にすることができる。 The multi-view backlight 110 shown in FIGS. 3A to 3C is configured to provide a plurality of inclined rays (externally coupled rays) 102 (for example, as a light field) having different main maximum angular directions. The plurality of tilted rays 102 provided are directed away from the multi-view backlight 100 in different principal maximal directions corresponding to the respective viewing directions of the plurality of views of the multi-view display, according to various embodiments. Be done. In some embodiments, a plurality of rays 102 of the plurality of inclined rays 102 are modulated (eg, using a light valve as described below) to facilitate the display of information having 3D content. Can be done.

さらに、様々な実施形態によれば、複数の傾斜光線102は、マルチビューディスプレイの視野ゾーンの中心に向かう傾斜を有する。この傾斜は、例えばマルチビューバックライト100の表面に対して直交する方向に対する、またはこの方向から離れる傾斜角で定義する、または特徴付けることができる。この視野ゾーンの中心に向かう傾斜は、視野ゾーン内に、または視野ゾーンに、マルチビューディスプレイの収束ビューを提供するように設定される。いくつかの実施形態によれば、複数の傾斜光線102の中心軸は、視野ゾーンの中心と交差するようにこの傾斜によって設定される。特に、マルチビューバックライト100によって提供される複数の傾斜光線102のそれぞれの中心軸は、複数の傾斜光線102のそれぞれの傾斜によって、視野ゾーンの中心に向けることができるので、これと交差することができる。 Further, according to various embodiments, the plurality of tilted rays 102 have a tilt towards the center of the visual field zone of the multi-view display. This tilt can be defined or characterized, for example, in a direction orthogonal to or away from the surface of the multi-view backlight 100. The tilt towards the center of this visual field zone is set to provide a convergent view of the multi-view display within or into the visual field zone. According to some embodiments, the central axes of the plurality of tilted rays 102 are set by this tilt so as to intersect the center of the visual field zone. In particular, the central axes of the plurality of tilted rays 102 provided by the multi-view backlight 100 can be directed toward the center of the visual field zone by the respective tilts of the plurality of tilted rays 102, and thus intersect with each other. Can be done.

図3Aから図3Cに示すように、マルチビューバックライト110は、光導波路110を含む。光導波路110は、例えば、平板光導波路とすることができる。光導波路110は、光を、その光導波路110の長さに沿って、誘導光104として誘導するように構成される。例えば、光導波路110は、光学導波路として構成される誘電体材料を含むことができる。誘電体材料は、誘電体光学導波路を取り囲む媒質の第2の屈折率より大きい第1の屈折率を有することができる。この屈折率の差は、例えば、光導波路110の1つまたは複数の導波モードに応じて誘導光104の全反射を促進するように設定される。 As shown in FIGS. 3A to 3C, the multi-view backlight 110 includes an optical waveguide 110. The optical waveguide 110 can be, for example, a flat plate optical waveguide. The optical waveguide 110 is configured to guide light as guided light 104 along the length of the optical waveguide 110. For example, the optical waveguide 110 can include a dielectric material configured as an optical waveguide. The dielectric material can have a first index of refraction that is greater than the second index of refraction of the medium surrounding the dielectric optical waveguide. This difference in refractive index is set to promote total reflection of the induced light 104, for example, depending on one or more waveguide modes of the optical waveguide 110.

いくつかの実施形態では、光導波路110は、光学的に透明な誘電体材料の延展された実質的に平面状のシートを含むスラブまたは平板光学導波路とすることができる。誘電体材料の実質的に平面状のシートは、全反射を用いて誘導光104を誘導するように構成される。様々な実施例によれば、光導波路110の光学的に透明な材料は、これらに限定されるわけではないが、様々な種類のガラス(例えばシリカガラス、アルミノケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸ガラスなど)のうちの1つまたは複数、および実質的に光学的に透明なプラスチックまたはポリマー(例えばポリメタクリル酸メチルまたは「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど)など、様々な誘電体材料のうちのいずれかを含む、またはいずれかで構成することができる。いくつかの実施例では、光導波路110は、光導波路110の表面(例えば頂面および底面の一方または両方)の少なくとも一部分の上にクラッディング層(図示せず)をさらに含むことがある。いくつかの実施例によれば、クラッディング層を使用して、全反射をさらに促進することができる。 In some embodiments, the optical waveguide 110 can be a slab or flat plate optical waveguide that includes a stretched, substantially planar sheet of optically transparent dielectric material. A substantially planar sheet of dielectric material is configured to induce guided light 104 using total internal reflection. According to various examples, the optically transparent material of the optical waveguide 110 is not limited to these, but various types of glass (eg silica glass, alkali aluminosilicate glass, borosilicate glass, etc.). One or more of these, and any of a variety of dielectric materials, such as substantially optically transparent plastics or polymers (eg, polymethyl methacrylate or "acrylic glass", polycarbonate, etc.). Or it can be configured by either. In some embodiments, the optical waveguide 110 may further include a cladding layer (not shown) on at least a portion of the surface of the optical waveguide 110 (eg, one or both of the top and bottom surfaces). According to some embodiments, the cladding layer can be used to further promote total internal reflection.

さらに、いくつかの実施形態によれば、光導波路110は、光導波路110の第1の表面110’(例えば「前」面または側)と第2の表面110’’(例えば「後」面または側)の間で非ゼロ伝搬角で全反射によって誘導光104を誘導するように構成される。特に、誘導光104は、光導波路110の第1の表面110’と第2の表面110’’の間で非ゼロ伝搬角で反射または「バウンド」することによって伝搬する。いくつかの実施形態では、様々な色の光を含む、誘導光104の複数の誘導光線を、様々な色に固有の非ゼロ伝搬角のそれぞれ対応する角度で、光導波路110によって誘導することができる。なお、図示を簡潔にするために、非ゼロ伝搬角は、図3Aから図3Cには示していないことに留意されたい。ただし、伝搬方向103を示す太矢印は、図3Aの光導波路の全長に沿った誘導光104の大凡の伝搬方向を示すものである。
Further, according to some embodiments, the optical waveguide 110 is a first surface 110'(eg, "front" surface or side) and a second surface 110'' (eg, "rear" surface or side) of the optical waveguide 110. It is configured to guide the guided light 104 by total internal reflection at a non-zero propagation angle between the sides). In particular, the induced light 104 propagates by reflecting or "bounding" between the first surface 110'and the second surface 110' of the optical waveguide 110 at a non-zero propagation angle. In some embodiments, including the various colors of light, a plurality of induction light rays induced light 104, with the corresponding angle of non-zero propagation angle specific to different colors, it is induced by the optical waveguide 110 Can be done. It should be noted that the non-zero propagation angle is not shown in FIGS. 3A to 3C for the sake of brevity. However, the thick arrow indicating the propagation direction 103 indicates the approximate propagation direction of the guided light 104 along the entire length of the optical waveguide of FIG. 3A.

本明細書で定義する「非ゼロ伝搬角」は、光導波路110の表面(例えば第1の表面110’または第2の表面110’’)に対する相対的な角度である。さらに、非ゼロ伝搬角は、様々な実施形態によれば、ゼロより大きく、かつ光導波路110内の全反射の臨界角未満である。例えば、誘導光104の非ゼロ伝搬角は、約10度から約50度の間とすることができ、いくつかの例では約20度から約40度の間とすることができ、あるいは約25度から約35度の間とすることができる。例えば、非ゼロ伝搬角は、約30度とすることができる。他の例では、非ゼロ伝搬角は、約20度、または約25度、または約35度とすることができる。さらに、特定の実施態様では、その非ゼロ伝搬角が光導波路110内の全反射の臨界角未満になるように選択されている限り、特定の非ゼロ伝搬角を(例えば任意に)選択することができる。 The "non-zero propagation angle" as defined herein is the angle relative to the surface of the optical waveguide 110 (eg, the first surface 110'or the second surface 110'). Moreover, the non-zero propagation angle is greater than zero and less than the critical angle of total internal reflection within the optical waveguide 110, according to various embodiments. For example, the non-zero propagation angle of the guided light 104 can be between about 10 degrees and about 50 degrees, in some cases between about 20 degrees and about 40 degrees, or about 25 degrees. It can be between degrees and about 35 degrees. For example, the non-zero propagation angle can be about 30 degrees. In another example, the non-zero propagation angle can be about 20 degrees, or about 25 degrees, or about 35 degrees. Further, in certain embodiments, a particular non-zero propagation angle (eg, optionally) is selected as long as its non-zero propagation angle is chosen to be less than the critical angle of total internal reflection within the optical waveguide 110. Can be done.

光導波路110内の誘導光104は、非ゼロ伝搬角(例えば約30〜35度)で光導波路110に導入または結合することができる。レンズ、ミラーまたはそれに類する反射器(例えば傾斜コリメート反射器)、およびプリズム(図示せず)のうちの1つまたは複数によって、例えば非ゼロ伝搬角で光を誘導光104として光導波路110の入力端部に導入または結合するのを容易にすることができる。誘導光104は、光導波路110に導入されると、一般に入力端部から離れることができる方向(例えば図3Aのx軸に沿った向きの太字矢印で示す方向)に光導波路110に沿って伝搬する。 The guided light 104 in the optical waveguide 110 can be introduced or coupled to the optical waveguide 110 at a non-zero propagation angle (eg, about 30-35 degrees). The input end of the optical waveguide 110 with one or more of a lens, mirror or similar reflector (eg tilted collimating reflector), and prism (not shown), eg, guiding light at a non-zero propagation angle as guided light 104. It can be easily introduced or combined into the part. When introduced into the optical waveguide 110, the induced light 104 propagates along the optical waveguide 110 in a direction that can generally be separated from the input end (for example, the direction indicated by the bold arrow in the direction along the x-axis of FIG. 3A). To do.

さらに、誘導光104、すなわち光導波路110に光を入射させることによって生成される誘導光104は、様々な実施形態によれば、視準光線であってもよい。本明細書では、「視準光」または「視準光線」は、一般に、その放射線がその光線(例えば誘導光104)内で互いに実質的に平行である光線として定義される。さらに、視準光線から発散または散乱する光放射線は、本明細書の定義では、視準光線の一部とはみなされない。いくつかの実施形態では、マルチビューバックライト110は、上述のようにレンズ、反射器またはミラーなどのコリメータ(例えば傾斜コリメート反射器)を含んで、例えば光源からの光を視準することができる。いくつかの実施形態では、光源がコリメータを含む。光導波路110に供給される視準光は、視準される誘導光104である。誘導光104は、様々な実施形態では、上述のように、視準因子に従って、または視準因子を有するように視準することができる。 Further, the guided light 104, that is, the guided light 104 generated by incident light on the optical waveguide 110 may be a collimating ray according to various embodiments. As used herein, a "collimation light" or "collimation ray" is generally defined as a ray whose radiation is substantially parallel to each other within that ray (eg, guided light 104). In addition, light radiation diverging or scattering from collimation rays is not considered part of the collimation rays by definition herein. In some embodiments, the multi-view backlight 110 includes a collimator (eg, a tilted collimator) such as a lens, reflector or mirror as described above, capable of collimating light from, for example, a light source. .. In some embodiments, the light source comprises a collimator. The collimation light supplied to the optical waveguide 110 is the guided light 104 to be collimated. In various embodiments, the guided light 104 can be collimated according to or to have a collimating factor, as described above.

いくつかの実施形態では、光導波路110は、誘導光104を「リサイクル」するように構成されることがある。特に、光導波路の全長に沿って誘導された誘導光104は、その長さに沿って伝搬方向103とは異なる別の伝搬方向103’に方向変更されることがある。例えば、光導波路110は、光源に隣接する入力端部の反対側の光導波路110の端部に反射器(図示せず)を含むことがある。反射器は、誘導光104をリサイクル誘導光として入力端部に向かって反射して戻すように構成することができる。このように誘導光104をリサイクルすることによって、誘導光を以下で述べるようにマルチビーム要素が複数回利用できるようにすることにより、マルチビューバックライト110の輝度(例えば光線102の強度)を高めることができる。 In some embodiments, the optical waveguide 110 may be configured to "recycle" the induced light 104. In particular, the guided light 104 guided along the entire length of the optical waveguide may be redirected along the length to a different propagation direction 103'that is different from the propagation direction 103. For example, the optical waveguide 110 may include a reflector (not shown) at the end of the optical waveguide 110 on the opposite side of the input end adjacent to the light source. The reflector can be configured to reflect the guided light 104 as recycled guided light toward the input end and return it. By recycling the induced light 104 in this way, the brightness of the multi-view backlight 110 (for example, the intensity of the light ray 102) is increased by allowing the multi-beam element to be used a plurality of times as described below. be able to.

図3Aでは、リサイクル誘導光の別の伝搬方向を示す太字矢印(例えば負のx方向に向く)は、光導波路110内のリサイクル誘導光の全体としての伝搬方向103’を示している。あるいは(例えばリサイクル誘導光に対して)、(例えば伝搬方向103を有する誘導光104に加えて)他の伝搬方向103’で光導波路110に光を導入することによって、他の伝搬方向103’に伝搬する誘導光104を提供することもできる。 In FIG. 3A, a bold arrow (eg, pointing in the negative x direction) indicating another propagation direction of the recycled induction light indicates the overall propagation direction 103'of the recycled induced light in the optical waveguide 110. Alternatively (for example, with respect to recycled induction light), or by introducing light into the optical waveguide 110 in another propagation direction 103'(in addition to, for example, the induction light 104 having propagation direction 103), in another propagation direction 103'. Propagating guided light 104 can also be provided.

図3Aから図3Cに示すように、マルチビューバックライト100は、光導波路110の長さに沿って、例えば図示のように誘導光104の伝搬方向に互いに離間した、複数のマルチビーム要素120をさらに含む。特に、この複数のマルチビーム要素120は、有限の間隔で互いに分離されており、光導波路の全長に沿って個々の別個の要素を表している。すなわち、本明細書の定義では、この複数のマルチビーム要素120は、有限(すなわち非ゼロ)の要素間距離(例えば有限の中心間距離)に従って互いに離間している。さらに、この複数のマルチビーム要素120は、いくつかの実施形態によれば、一般に交差したり重なり合ったりするなどして互いに接触しない。したがって、この複数の各マルチビーム要素120は、一般に、別個のものであり、他のマルチビーム要素120から分離している。 As shown in FIGS. 3A to 3C, the multi-view backlight 100 has a plurality of multi-beam elements 120 that are separated from each other along the length of the optical waveguide 110, for example, in the propagation direction of the induced light 104 as shown in the drawing. Including further. In particular, the plurality of multi-beam elements 120 are separated from each other at finite intervals and represent individual separate elements along the overall length of the optical waveguide. That is, as defined herein, the plurality of multi-beam elements 120 are separated from each other according to a finite (ie, non-zero) inter-element distance (eg, a finite inter-center distance). Moreover, the plurality of multi-beam elements 120 generally do not touch each other, such as intersecting or overlapping, according to some embodiments. Therefore, each of the plurality of multi-beam elements 120 is generally separate and separate from the other multi-beam elements 120.

いくつかの実施形態によれば、この複数のマルチビーム要素120は、1次元(1D)アレイまたは2次元(2D)アレイのいずれかで配置されることがある。例えば、この複数のマルチビーム要素120は、線形の1Dアレイとして配置することができる。別の実施例では、複数のマルチビーム要素120は、長方形の2Dアレイ、円形の2Dアレイ、2Dの六角形アレイなどとして配置することができる。さらに、このアレイ(すなわち1Dまたは2Dアレイ)は、いくつかの例では、一定または一様なアレイとすることができる。特に、マルチビーム要素120間の要素間距離(例えば中心間距離または間隔)は、アレイ全体にわたって実質的に一様または一定にすることができる。他の例では、マルチビーム要素120間の要素間距離は、アレイを横切る方向および光導波路110の全長に沿った方向の一方または両方で変化することもある。 According to some embodiments, the plurality of multi-beam elements 120 may be arranged in either a one-dimensional (1D) array or a two-dimensional (2D) array. For example, the plurality of multi-beam elements 120 can be arranged as a linear 1D array. In another embodiment, the plurality of multi-beam elements 120 can be arranged as a rectangular 2D array, a circular 2D array, a 2D hexagonal array, and the like. Moreover, this array (ie, a 1D or 2D array) can be a constant or uniform array in some examples. In particular, the inter-element distance (eg, center-to-center distance or spacing) between the multi-beam elements 120 can be substantially uniform or constant throughout the array. In another example, the inter-element distance between the multi-beam elements 120 may vary in one or both directions across the array and along the overall length of the optical waveguide 110.

様々な実施形態によれば、複数のマルチビーム要素120は、誘導光104の一部分を複数の傾斜光線102として外部結合するように構成される。特に、図3Aおよび図3Cは、複数の傾斜光線102を、光導波路110の第1の表面(または前面)110’から離れる向きに示す複数の発散する矢印として示している。さらに、上述し、図3Aに示すように、マルチビーム要素120によって外部結合される複数の傾斜光線102は、視野ゾーンの中心または中心部分に複数の傾斜光線を向ける傾斜を有する。図3Aでは、この傾斜は、傾斜角φで示してある。なお、各マルチビーム要素120に関連する複数の傾斜光線102は、それぞれの複数の傾斜光線を視野ゾーン中心に向ける異なる傾斜を有することに留意されたい。したがって、この傾斜または傾斜角φは、例えば図3Aに示すように、マルチビューバックライト100の中央点またはその付近のマルチビーム要素120の場合の実質的にゼロから、マルチビューバックライトの中央から離れた両側におけるゼロ超まで変化する、またはその範囲に及ぶことがある。 According to various embodiments, the plurality of multi-beam elements 120 are configured to externally couple a portion of the guided light 104 as a plurality of tilted rays 102. In particular, FIGS. 3A and 3C show the plurality of inclined rays 102 as a plurality of diverging arrows pointing away from the first surface (or front surface) 110'of the optical waveguide 110. Further, as described above and as shown in FIG. 3A, the plurality of tilted rays 102 externally coupled by the multi-beam element 120 have slopes that direct the plurality of tilted rays to the center or central portion of the visual field zone. In FIG. 3A, this inclination is indicated by an inclination angle φ. It should be noted that the plurality of tilted rays 102 associated with each multi-beam element 120 have different slopes that direct each of the plurality of tilted rays toward the center of the visual field zone. Therefore, this tilt or tilt angle φ starts from substantially zero in the case of the multi-beam element 120 at or near the center point of the multi-view backlight 100, and from the center of the multi-view backlight, for example, as shown in FIG. 3A. It may vary or extend beyond zero on both sides apart.

図3Aから図3Cは、複数の傾斜光線の光線102を変調するように構成された光弁108のアレイもさらに示している。光弁アレイは、例えばマルチビューバックライトを利用するマルチビューディスプレイの一部とすることができ、図3Aから図3Cでは、本明細書の説明を容易にするためにマルチビューバックライト100と共に示してある。上述のように、図3Cに示す光弁108のアレイは、光弁アレイの下にある光導波路110およびマルチビーム要素120が見えるように、部分的に切り欠いてある。 3A-3C also further show an array of light valves 108 configured to modulate the light rays 102 of a plurality of gradient rays. The light valve array can be part of a multi-view display utilizing, for example, a multi-view backlight, which is shown in FIGS. 3A-3C together with the multi-view backlight 100 for ease of description herein. There is. As mentioned above, the array of light valves 108 shown in FIG. 3C is partially cut out so that the optical waveguide 110 and the multi-beam element 120 underneath the light valve array can be seen.

図3Aから図3Cに示すように、様々な主極大角度方向を有する複数の傾斜光線の光線102の異なるそれぞれは、光弁アレイ中のそれぞれ異なる光弁108を通過し、それらによって変調することができる。さらに、示すように、アレイの光弁108は、ビューピクセル106’に対応し、これらの光弁108のセットが、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル106に対応する。特に、光弁アレイの光弁108の異なるセットは、マルチビーム要素120の異なるそれぞれから複数の傾斜光線102を受光してそれを変調する、すなわち、示すように、各マルチビーム要素120ごとに、1つの一意的な光弁108のセットがある。様々な実施形態では、これらに限定されるわけではないが、液晶光弁、電気泳動光弁、およびエレクトロウェッティングに基づく光弁のうち1つまたは複数を含む、様々な異なるタイプの光弁を、光弁アレイの光弁108として利用することができる。 As shown in FIGS. 3A to 3C, different light rays 102 of a plurality of gradient rays having various principal maximal directions can pass through and modulate different light valves 108 in the light valve array. it can. Further, as shown, the light valve 108 of the array corresponds to the view pixel 106', and the set of these light valves 108 corresponds to the multi-view pixel 106 of the multi-view display. In particular, different sets of light valves 108 in the light valve array receive and modulate a plurality of gradient rays 102 from each of the different multi-beam elements 120, i.e., for each multi-beam element 120, as shown. There is one unique set of light valves 108. In various embodiments, various different types of light valves include, but are not limited to, liquid crystal light valves, electrophoretic light valves, and one or more of electrowetting-based light valves. , Can be used as the light valve 108 of the light valve array.

図3Aでは、第1の光弁セット108aは、第1のマルチビーム要素120aから複数の傾斜光線102を受光して変調するように構成され、第2の光弁セット108bは、第2のマルチビーム要素120bから複数の傾斜光線102を受光して変調するように構成される。したがって、光弁アレイ中の各光弁セット(例えば第1の光弁セット108aおよび第2の光弁セット108b)は、それぞれ異なるマルチビューピクセル106に対応し、光弁セットの個々の光弁108は、それぞれのマルチビューピクセル106のビューピクセル106’に対応している。 In FIG. 3A, the first light valve set 108a is configured to receive and modulate a plurality of inclined light rays 102 from the first multi-beam element 120a, and the second light valve set 108b is a second multi-beam. It is configured to receive and modulate a plurality of inclined light rays 102 from the beam element 120b. Therefore, each light valve set in the light valve array (eg, first light valve set 108a and second light valve set 108b) corresponds to a different multi-view pixel 106 and is an individual light valve 108 of the light valve set. Corresponds to the view pixel 106'of each multi-view pixel 106.

様々な実施形態では、複数のマルチビーム要素120と対応するマルチビューピクセル106(例えば光弁のセット108)との間の関係は、1対1の関係である。すなわち、マルチビューピクセル106とマルチビーム要素120とが同数ずつ存在する。図3Bに、例示を目的として1対1の関係を示すが、ここでは、異なる光弁108のセットを含む各マルチビューピクセル106を破線で囲んで示してある。他の実施形態(図示せず)では、マルチビューピクセル106の数とマルチビーム要素120の数が互いに異なることもある。 In various embodiments, the relationship between the plurality of multi-beam elements 120 and the corresponding multi-view pixels 106 (eg, a set of light valves 108) is a one-to-one relationship. That is, there are the same number of multi-view pixels 106 and the same number of multi-beam elements 120. FIG. 3B shows a one-to-one relationship for illustration purposes, where each multiview pixel 106 containing different sets of light valves 108 is shown surrounded by a dashed line. In other embodiments (not shown), the number of multi-view pixels 106 and the number of multi-beam elements 120 may differ from each other.

さらに(例えば図3Aに示すように)、各マルチビーム要素120は、複数の傾斜光線102をただ1つのマルチビューピクセル106のみに提供するように構成することができる。特に、マルチビーム要素120のうちの所与の1つについて、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主極大角度方向を有する複数の傾斜光線の光線102は、図3Aに示すように、実質的に、単一の対応するマルチビューピクセル106およびそのビューピクセル106’に、すなわちそのマルチビーム要素120に対応する単一の光弁108のセットに制限される。したがって、マルチビューバックライト100の各マルチビーム要素120は、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主極大角度方向のセットを有する対応する複数の傾斜光線102を提供する(すなわち、このセット、または複数の傾斜光線102は、異なる視野方向のそれぞれに対応する方向を有する光線を含む)。 Further (eg, as shown in FIG. 3A), each multi-beam element 120 can be configured to provide a plurality of tilted rays 102 to only one multi-view pixel 106. In particular, for a given one of the multi-beam elements 120, the rays 102 of the plurality of tilted rays having different principal maximal angular directions corresponding to different views of the multi-view display are substantially as shown in FIG. 3A. Limited to a single corresponding multi-view pixel 106 and its view pixel 106', i.e. a set of single light valves 108 corresponding to its multi-beam element 120. Thus, each multi-beam element 120 of the multi-view backlight 100 provides a corresponding plurality of tilted rays 102 (ie, this set, or a set of different principal maximal angular directions corresponding to different views of the multi-view display). The plurality of inclined rays 102 include rays having directions corresponding to each of different viewing directions).

様々な実施形態によれば、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素120の、対応するマルチビューピクセル106の位置に対するずれ(例えば側方ずれ)は、複数の傾斜光線102の傾斜を提供するように設定される。特に、1対のマルチビーム要素120の間の要素間距離(例えば中心間距離)は、マルチビューディスプレイの対応するマルチビューピクセル106の対の間のピクセル間距離(例えば中心間距離)より大きいことがある。ピクセル間距離より要素間距離の方が大きいことにより、対応するマルチビューピクセル106に対するマルチビーム要素120のずれを提供することができる。換言すれば、要素間距離とピクセル間距離の比は、視野ゾーン中心に向かう複数の傾斜光線102の傾斜を提供するように設定することができる。 According to various embodiments, the deviation (eg, lateral deviation) of the multi-beam element 120 of the multi-beam element array with respect to the position of the corresponding multi-view pixel 106 is set to provide the inclination of the plurality of tilted rays 102. Will be done. In particular, the inter-element distance (eg, center-to-center distance) between a pair of multi-beam elements 120 is greater than the inter-pixel distance (eg, center-to-center distance) between a pair of corresponding multi-view pixels 106 in a multi-view display. There is. The larger inter-element distance than the inter-pixel distance can provide a shift of the multi-beam element 120 with respect to the corresponding multi-view pixel 106. In other words, the inter-element distance to inter-pixel distance ratio can be set to provide the tilt of the plurality of tilted rays 102 towards the center of the visual field zone.

図3Aおよび図3Bに示すように、第1のマルチビーム要素120aと第2のマルチビーム要素120bの間の中心間距離d(すなわち要素間距離)は、第1の光弁セット108aと第2の光弁セット108bの間の中心間距離D(すなわちピクセル間距離)より大きい(すなわちd>D)。なお、図3Aおよび図3Bでは、光弁セット108a、108bは、マルチビーム要素120a、120bに対応するマルチビューピクセル106の対を表すことに留意されたい。ピクセル間距離Dより要素間距離dの方が大きいことにより、マルチビーム要素120の、対応するマルチビューピクセル106に対するずれが生じる。このずれが、図3Aに示すように、複数の傾斜光線102の傾斜を提供する(すなわち傾斜角φを生じる)。したがって、傾斜または傾斜角φは、様々な実施形態によれば、このずれを適当に選択することによって直接制御することができる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the center-to-center distance d (that is, the inter-element distance) between the first multi-beam element 120a and the second multi-beam element 120b is the first light valve set 108a and the second. The center-to-center distance D (ie, the inter-pixel distance) between the light valve sets 108b of the above (ie, d> D). Note that in FIGS. 3A and 3B, the light valve sets 108a, 108b represent a pair of multi-view pixels 106 corresponding to the multi-beam elements 120a, 120b. Since the inter-element distance d is larger than the inter-pixel distance D, the multi-beam element 120 is displaced from the corresponding multi-view pixel 106. This shift provides the tilt of the plurality of tilted rays 102 (ie, resulting in a tilt angle φ), as shown in FIG. 3A. Therefore, the tilt or tilt angle φ can be directly controlled by appropriately selecting this deviation, according to various embodiments.

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素120は、視野ゾーン中心への複数の傾斜光線102の傾斜を提供するように構成された散乱特性を有する。例えば、マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素120は、マルチビーム要素120の発出パターンを調節し、傾斜を提供する、すなわちマルチビーム要素120の傾斜発出パターンを提供するように設定された対応する散乱特性を有することがある。この散乱特性は、これらに限定されるわけではないが、例えば回折(例えば回折格子の間隔またはピッチによって提供される)、反射、マルチビーム要素120によって提供される屈折を含む可能性がある。各マルチビーム要素120の対応する散乱特性は、例えば光導波路の全長に沿ったアレイ内の各マルチビーム要素129の位置に応じて変化する可能性がある。 In some embodiments, the multi-beam element 120 has a scattering property configured to provide the tilt of the plurality of tilted rays 102 towards the center of the visual field zone. For example, each multi-beam element 120 of the multi-beam element array adjusts the emission pattern of the multi-beam element 120 and provides a tilt, i.e. the corresponding scattering set to provide the tilt emission pattern of the multi-beam element 120. May have properties. This scattering property may include, but is not limited to, diffraction (eg, provided by the spacing or pitch of the grating), reflection, refraction provided by the multi-beam element 120, for example. The corresponding scattering characteristics of each multi-beam element 120 may vary depending on, for example, the position of each multi-beam element 129 in the array along the overall length of the optical waveguide.

いくつかの実施形態では、位置に応じて変化する対応する散乱特性は、複数の傾斜光線を、上述のずれによって提供される傾斜に加えて、視野ゾーン中心に向かってさらに傾斜させるように設定される。他の実施形態(図示せず)では、この傾斜は、マルチビーム要素120の散乱特性によってもたらされ、マルチビーム要素120の対および対応する光弁セットまたはマルチビューピクセル106の相対的な中心間距離は、実質的に等しいことがあり、例えば、マルチビーム要素120は、マルチビューピクセル106を表す光弁セット間の間隔(すなわち中心間距離D)とほぼ同じ要素間間隔(すなわち中心間距離d)を有することがある。さらに、位置によって変化する散乱特性によって提供される傾斜(例えば発出パターン傾斜)が、マルチビューバックライト100の、例えば複数の傾斜光線102の光線102の、またはそれらの光線102内の、輝度均一性の向上および色均一性の向上の一方または両方をもたらす可能性がある。 In some embodiments, the corresponding scattering properties, which vary with position, are set to further tilt the plurality of tilted rays towards the center of the visual field zone in addition to the tilt provided by the shifts described above. To. In other embodiments (not shown), this tilt is provided by the scattering properties of the multi-beam element 120, between the pair of multi-beam elements 120 and the relative center of the corresponding light valve set or multi-view pixel 106. The distances can be substantially equal, for example, the multi-beam element 120 has approximately the same inter-element spacing (ie, center-to-center distance d) as the spacing between light valve sets representing the multi-view pixel 106 (ie, center-to-center distance D). ) May have. Further, the tilt provided by the position-varying scattering properties (eg, the emission pattern tilt) is the brightness uniformity of the multi-view backlight 100, eg, the rays 102 of the plurality of gradient rays 102, or within those rays 102. May result in one or both of improved and improved color uniformity.

いくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイの複数のビューの内の異なるビューは、視野ゾーン内にそれぞれの視野位置を有する。すなわち、異なるビューはそれぞれ、視野ゾーン内の異なる位置に現れる可能性がある。さらに、異なるビューのそれぞれに対応する複数の光線のうちの光線は、傾斜によって、それぞれの視野位置で視野ゾーンと交差して収束ビューを提供するように設定することができる。収束ビューは、ビュー間の移行に対応する空間虹および暗縞などの光学収差または視覚アーチファクトを軽減する、または実質的に解消することができる。収束ビューは、マルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像を表すビューの均一性を提供することもできる。 According to some embodiments, different views within the plurality of views of the multi-view display have their respective field positions within the field zone. That is, different views may appear at different locations within the visual field zone. Further, the rays of the plurality of rays corresponding to each of the different views can be set to intersect the field zone at each field position to provide a convergent view, depending on the tilt. Convergent views can reduce or substantially eliminate optical aberrations or visual artifacts such as spatial rainbows and dark fringes that correspond to transitions between views. Convergent views can also provide view uniformity that represents a multi-view image displayed by a multi-view display.

図4は、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューバックライト100を示す断面図である。特に、図4に示すマルチビューバックライト100は、光導波路110と、マルチビーム要素120とを含む。マルチビューピクセル106に分割される光弁108のアレイ109も示してある。光弁アレイ109から距離fのところにある破線は、例えばマルチビューディスプレイの視野ゾーン140を表している。光弁アレイ109から視野ゾーン140までの距離fは、光弁アレイ109およびマルチビューバックライト100を含むマルチビューディスプレイの目標視距離であることがある。さらに、A、B、C、D、E、F、G、およびHで示される位置のマルチビューディスプレイのビューは、視野ゾーン140内に示してある。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a multi-view backlight 100 according to an embodiment according to the principle described in the present specification. In particular, the multi-view backlight 100 shown in FIG. 4 includes an optical waveguide 110 and a multi-beam element 120. An array 109 of light valves 108 divided into multi-view pixels 106 is also shown. The dashed line at a distance f from the light valve array 109 represents, for example, the field of view zone 140 of a multi-view display. The distance f from the light valve array 109 to the viewing zone 140 may be the target viewing distance of the multi-view display including the light valve array 109 and the multi-view backlight 100. Further, the view of the multi-view display at the positions indicated by A, B, C, D, E, F, G, and H is shown within the field of view zone 140.

いくつかの実施形態によれば、目標視距離は、収束ビューを有するマルチビューバックライト100を内蔵するマルチビューディスプレイの適用分野によって決まる最適な視距離であることがある。特に、目標視距離または距離fは、マルチビューディスプレイを見るためにユーザの眼が配置されると予想される位置とすることができる。いくつかの実施例では、例えばマルチビューディスプレイが、これらに限定されるわけではないが、携帯電話(例えばスマートフォン)またはタブレットコンピュータなどのモバイルデバイスで使用されるときには、距離fは、約20cmから約40cmの間とすることができる。他の実施例では、例えば、これらに限定されるわけではないが、コンピュータモニタまたは自動車用ディスプレイ(例えば自動車のダッシュボードまたはコンソールのディスプレイ)などの適用分野では、距離fは、30cmから約120cmの間とすることができる。
According to some embodiments, the target viewing distance may be the best viewing distance determined by the field of application of a multi-view display with a built-in multi-view backlight 100 having a converging views. In particular, the target viewing distance or distance f can be a position where the user's eyes are expected to be placed to view the multi-view display. In some embodiments, for example, when a multi-view display is used in a mobile device such as, but not limited to, a mobile phone (eg, a smartphone) or a tablet computer, the distance f is from about 20 cm to about. It can be between 40 cm. In other embodiments, for example, but not limited to, in applications such as, but not limited to, computer monitors or automotive displays (eg, automotive dashboards or console displays), distance f is between 30 cm and about 120 cm. Can be in between.

図4に示すように、複数の傾斜光線102の光線102は、光導波路110から外部結合され、マルチビューピクセル106を通過して、これによって変調される。傾斜角φの破線は、図4において、複数の傾斜光線102の中心軸を表している。図示のように、複数の傾斜光線102の中心軸は、視野ゾーン中心142で視野ゾーン140と交差する。さらに、図示のように、第1のビュー(例えば位置Aの第1のビュー)に対応するマルチビーム要素120のそれぞれからの第1の光線102aは、位置Aで視野ゾーン140と交差する。同様に、図4に示すように、第2のビューに対応するマルチビーム要素120のそれぞれからの第2の光線102bは、位置Bで視野ゾーン140と交差し、第3のビューに対応するマルチビーム要素120のそれぞれからの第3の光線102cは、位置Cで視野ゾーン140と交差し、以下同様になっている。交差する光線102a、102b、および102cは、視野ゾーン140内で、それぞれ位置A、B、Cで収束ビューを形成する。したがって、これらの収束ビューは、視野ゾーン140内で様々な視位置に目を配置することによって見ることができる。また、図4には、複数の傾斜光線102の中心軸 As shown in FIG. 4, the rays 102 of the plurality of inclined rays 102 are externally coupled from the optical waveguide 110, pass through the multiview pixel 106, and are modulated by this. The broken line of the inclination angle φ represents the central axis of the plurality of inclined rays 102 in FIG. As shown, the central axes of the plurality of inclined rays 102 intersect the visual field zone 140 at the visual field zone center 142. Further, as shown, the first rays 102a from each of the multi-beam elements 120 corresponding to the first view (eg, the first view at position A) intersect the visual field zone 140 at position A. Similarly, as shown in FIG. 4, the second rays 102b from each of the multi-beam elements 120 corresponding to the second view intersect the visual field zone 140 at position B and the multi corresponding to the third view. The third ray 102c from each of the beam elements 120 intersects the visual field zone 140 at position C, and so on. The intersecting rays 102a, 102b, and 102c form a convergent view at positions A, B, and C, respectively, within the visual field zone 140. Therefore, these convergent views can be seen by arranging the eyes at various visual positions within the visual field zone 140. Further, in FIG. 4, the central axes of the plurality of inclined rays 102 are shown.

いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素120の形状は、マルチビューピクセル106の形状に類似している、すなわちマルチビューピクセル106に対応する光弁108のセット(または「サブアレイ」)の形状に類似している。例えば、マルチビーム要素120は、正方形の形状を有することがあり、マルチビューピクセル106(または対応する光弁108のセットの配列)は、実質的に正方形であることがある。別の例では、マルチビーム要素120は、長方形の形状を有することがある、すなわち、幅または横方向寸法より大きな長さまたは長手方向寸法を有することがあるこの実施例では、マルチビーム要素120に対応するマルチビューピクセル106(すなわち光弁108のセットの配列)は、類似した長方形の形状を有することがある。図3Bは、正方形のマルチビーム要素120と、光弁108の正方形のセットを含むそれに対応する正方形のマルチビューピクセル106とを示す上面図または平面図である。さらに他の例(図示せず)では、マルチビーム要素120および対応するマルチビューピクセル106は、これらに限定されるわけではないが、三角形、六角形、および円形を含む、または少なくともこれらによって近似される、様々な形状を有する。 According to some embodiments, the shape of the multi-beam element 120 is similar to the shape of the multi-view pixel 106, i.e. the shape of a set (or "sub-array") of light valves 108 corresponding to the multi-view pixel 106. Is similar to. For example, the multi-beam element 120 may have a square shape and the multi-view pixel 106 (or an array of corresponding sets of light valves 108) may be substantially square. In another example, the multi-beam element 120 may have a rectangular shape, i.e., may have a length or longitudinal dimension greater than the width or lateral dimension. In this embodiment, the multi-beam element 120 may have a rectangular shape. The corresponding multi-view pixel 106 (ie, an array of sets of light valves 108) may have a similar rectangular shape. FIG. 3B is a top view or plan view showing a square multi-beam element 120 and a corresponding square multi-view pixel 106 including a square set of light valves 108. In yet another example (not shown), the multi-beam element 120 and the corresponding multi-view pixel 106 include, but are not limited to, triangles, hexagons, and circles, or are at least approximated by them. Has various shapes.

さらに、図3Aから図3Cを再度参照して、いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素120のサイズは、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル106中のビューピクセル106’のサイズと同等であることがある。本明細書では、「サイズ」は、これらに限定されるわけではないが、長さ、幅、または面積などを含む様々なかたちのいずれかで定義することができる。例えば、ビューピクセル106’のサイズは、その長さであることがあり、マルチビーム要素120のそれと同等であるサイズも、マルチビーム要素120の長さであることがある。別の例では、マルチビーム要素120の面積がビューピクセル106’の面積と同等であることができるように、「サイズ」が面積を指すこともある。 Further, referring again to FIGS. 3A to 3C, according to some embodiments, the size of the multi-beam element 120 is equivalent to the size of the view pixel 106'in the multi-view pixel 106 of the multi-view display. Sometimes. As used herein, "size" can be defined in any of a variety of ways, including, but not limited to, length, width, area, and the like. For example, the size of the view pixel 106'may be that length, and a size equivalent to that of the multi-beam element 120 may also be the length of the multi-beam element 120. In another example, "size" may refer to the area so that the area of the multi-beam element 120 can be equal to the area of the view pixel 106'.

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素のサイズがビューピクセルのサイズの約50%と約200%の間になるように、マルチビーム要素120のサイズがビューピクセルのサイズと同等である。例えば、マルチビーム要素のサイズを「s」で表し、ビューピクセルのサイズを「S」で表した場合(例えば図3Aから図3Cに示す)に、マルチビーム要素のサイズsは、数式()で与えることができる。
0.5S≦s≦2S (
他の実施例では、マルチビーム要素のサイズは、ビューピクセルのサイズの約60%超、ビューピクセルのサイズの約70%超、ビューピクセルのサイズの約80%超、またはビューピクセルのサイズの約90%超であり、マルチビーム要素は、ビューピクセルのサイズの約180%未満、ビューピクセルのサイズの約160%未満、ビューピクセルのサイズの約140%未満、またはビューピクセルのサイズの約120%未満である。例えば、「同等であるサイズ」により、マルチビーム要素のサイズは、ビューピクセルのサイズの約75%から約150%の間とすることができる。別の実施例では、マルチビーム要素のサイズがビューピクセルのサイズの約125%から約85%の間である場合に、マルチビーム要素120のサイズがビューピクセル106’と同等であるとすることができる。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素120およびビューピクセル106’の同等であるサイズは、マルチビューディスプレイのビュー間の重複を低減する、またはいくつかの実施例では最小限に抑えながら、それと同時にマルチビューディスプレイのビュー間の暗領域を低減する、またはいくつかの実施例では最小限に抑えるように選択されることがある。
In some embodiments, the size of the multi-beam element 120 is comparable to the size of the view pixel so that the size of the multi-beam element is between about 50% and about 200% of the size of the view pixel. For example, when the size of the multi-beam element is represented by "s" and the size of the view pixel is represented by "S" (for example, shown in FIGS. 3A to 3C), the size s of the multi-beam element is calculated by the mathematical formula ( 2 ). Can be given at.
0.5S ≤ s ≤ 2S ( 2 )
In other embodiments, the size of the multi-beam element is greater than about 60% of the view pixel size, greater than about 70% of the view pixel size, greater than about 80% of the view pixel size, or about about the view pixel size. Over 90%, multi-beam elements are less than about 180% of the view pixel size, less than about 160% of the view pixel size, less than about 140% of the view pixel size, or about 120% of the view pixel size. Is less than. For example, "equivalent size" allows the size of the multi-beam element to be between about 75% and about 150% of the size of the view pixel. In another embodiment, the size of the multi-beam element 120 may be equivalent to the view pixel 106'when the size of the multi-beam element is between about 125% and about 85% of the size of the view pixel. it can. According to some embodiments, the equivalent size of the multi-beam element 120 and the view pixel 106'reduces duplication between views in a multi-view display, or minimizes in some embodiments. At the same time, it may be chosen to reduce the dark area between the views of the multi-view display, or to minimize it in some embodiments.

なお、図3Aに示すように、ビューピクセル106’のサイズは、光弁アレイ中の光弁108のサイズに対応することがある。他の実施例では、ビューピクセルのサイズは、光弁アレイの隣接する光弁108間の距離(例えば中心間距離)として定義されることもある。例えば、光弁108は、光弁アレイ中の光弁108間の中心間距離より小さいこともある。ビューピクセルのサイズは、例えば、光弁108のサイズ、または光弁108間の中心間距離に対応するサイズのいずれとして定義することもできる。 As shown in FIG. 3A, the size of the view pixel 106'may correspond to the size of the light valve 108 in the light valve array. In other embodiments, the size of the view pixel may be defined as the distance between adjacent light valves 108 in the light valve array (eg, the center-to-center distance). For example, the light valve 108 may be smaller than the center-to-center distance between the light valves 108 in the light valve array. The size of the view pixel can be defined as, for example, either the size of the light valve 108 or the size corresponding to the center-to-center distance between the light valves 108.

様々な実施形態によれば、マルチビーム要素120は、誘導光104の一部分を外部結合するまたは外部散乱するように構成されたいくつかの異なる構造のうちのいずれかを含むことができる。例えば、これらの異なる構造は、これらに限定されるわけではないが、回折格子、マイクロ反射要素、マイクロ屈折要素、またはそれらの様々な組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、回折格子を含むマルチビーム要素120は、誘導光の一部分を、様々な主極大角度方向を有する複数の傾斜光線102として回折的に外部結合するように構成される。他の実施形態では、マイクロ反射要素を含むマルチビーム要素120は、誘導光の一部分を、複数の傾斜光線102として反射的に外部結合するように構成され、あるいはマイクロ屈折要素を含むマルチビーム要素120は、誘導光の一部分を、複数の傾斜光線102として、屈折によって、または屈折を用いて外部結合する(すなわち誘導光の一部分を屈折的に外部結合する)ように構成される。 According to various embodiments, the multi-beam element 120 can include any of several different structures configured to externally couple or scatter a portion of the induced light 104. For example, these different structures may include, but are not limited to, diffraction gratings, microreflecting elements, microrefracting elements, or various combinations thereof. In some embodiments, the multi-beam element 120, including a diffraction grating, is configured to diffractically externally couple a portion of the induced light as a plurality of tilted rays 102 having various principal maximal angular directions. In other embodiments, the multi-beam element 120 comprising a micro-refractive element is configured to reflexively externally couple a portion of the induced light as a plurality of tilted rays 102, or the multi-beam element 120 including a micro refracting element. Is configured to externally couple a portion of the induced light as a plurality of gradient light rays 102, either by refraction or by refraction (ie, a portion of the induced light is refractively externally coupled).

図5Aは、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素120を含むマルチビューバックライト100の一部分を示す断面図である。図5Bは、本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素120を含むマルチビューバックライト100の一部分を示す断面図である。特に、図5Aから図5Bは、回折格子122を含むマルチビューバックライト100のマルチビーム要素120を示している。回折格子122は、誘導光104の一部分を、複数の傾斜光線102として回折的に外部結合するように構成される。回折格子122は、誘導光の一部分の回折的外部結合を提供するように構成された回折フィーチャ間隔あるいは回折フィーチャまたは格子のピッチだけ互いに離間した複数の回折フィーチャを含む。様々な実施形態によれば、回折格子122の回折フィーチャの間隔または格子ピッチは、波長未満である(すなわち誘導光の波長未満である)ことがある。 FIG. 5A is a cross-sectional view showing a part of the multi-view backlight 100 including the multi-beam element 120 according to the embodiment according to the principle described in the present specification. FIG. 5B is a cross-sectional view showing a portion of the multi-view backlight 100 including the multi-beam element 120 according to another embodiment according to the principles described herein. In particular, FIGS. 5A-5B show the multi-beam element 120 of the multi-view backlight 100 including the diffraction grating 122. The diffraction grating 122 is configured to diffractically externally couple a part of the induced light 104 as a plurality of inclined light rays 102. The diffraction grating 122 includes a plurality of diffraction features spaced apart from each other by the diffraction feature spacing or the diffraction feature or the pitch of the grating configured to provide a diffractive outer coupling of a portion of the induced light. According to various embodiments, the spacing or grating pitch of the diffraction features of the grating 122 may be less than the wavelength (ie, less than the wavelength of the induced light).

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素120の回折格子122は、光導波路110の表面に位置する、またはその表面に隣接して位置することがある。例えば、回折格子122は、図5Aに示すように、光導波路110の第1の表面110’にある、または第1の表面110’に隣接していることがある。光導波路の第1の表面110’に位置する回折格子122は、誘導光の一部分を第1の表面110’を通して光線102として回折的に外部結合するように構成された伝送モード回折格子とすることができる。別の例では、図5Bに示すように、回折格子122は、光導波路110の第2の表面110’’に位置する、または第2の表面110’’に隣接して位置することがある。第2の表面110’’に位置するときには、回折格子122は、反射モード回折格子とすることができる。反射モード回折格子として、回折格子122は、誘導光の一部分を回折し、かつ回折した誘導光の一部分を第1の表面110’に向かって反射して、回折的に外部結合された光線102として第1の表面110’を通して発出するように構成される。他の実施形態(図示せず)では、回折格子は、例えば伝送モード回折格子および反射モード回折格子の一方または両方として、光導波路110の表面の間に位置することがある。 In some embodiments, the diffraction grating 122 of the multi-beam element 120 may be located on or adjacent to the surface of the optical waveguide 110. For example, the diffraction grating 122 may be on or adjacent to the first surface 110'of the optical waveguide 110, as shown in FIG. 5A. The diffraction grating 122 located on the first surface 110'of the optical waveguide is a transmission mode diffraction grating configured to diffractically externally couple a part of the induced light as a light ray 102 through the first surface 110'. Can be done. In another example, as shown in FIG. 5B, the diffraction grating 122 may be located on the second surface 110 ″ of the optical waveguide 110 or adjacent to the second surface 110 ″. When located on the second surface 110 ″, the diffraction grating 122 can be a reflection mode diffraction grating. As a reflection mode diffraction grating, the diffraction grating 122 diffracts a part of the induction light and reflects a part of the diffracted induction light toward the first surface 110'as a diffractically externally coupled light 102. It is configured to emanate through the first surface 110'. In other embodiments (not shown), the diffraction grating may be located between the surfaces of the optical waveguide 110, for example as one or both of a transmission mode diffraction grating and a reflection mode diffraction grating.

なお、本明細書に記載するいくつかの実施形態では、複数の傾斜光線102の主極大角度方向は、光導波路の表面で光導波路110から出る複数の傾斜光線102による屈折の影響を含むことがあることに留意されたい。例えば、図5Bは、限定ではなく例示を目的として、複数の傾斜光線102が第1の表面110’を通って出るときの屈折率の変化による複数の傾斜光線102の屈折(すなわち屈曲)を示している。また、以下で述べる図6Aおよび図6Bも参照されたい。 In some embodiments described herein, the principal maximal angular directions of the plurality of inclined rays 102 may include the effect of refraction by the plurality of inclined rays 102 emitted from the optical waveguide 110 on the surface of the optical waveguide 110. Please note that there is. For example, FIG. 5B shows the refraction (ie, bending) of a plurality of inclined rays 102 due to a change in the refractive index when the plurality of inclined rays 102 exit through the first surface 110'for purposes of illustration, not limitation. ing. See also FIGS. 6A and 6B described below.

いくつかの実施形態によれば、回折格子122の回折フィーチャは、互いに離間した溝およびリッジの一方または両方を含むことがある。溝またはリッジは、光導波路110の材料を含み、例えば、光導波路110の表面に形成されることがある。別の例では、溝またはリッジは、例えば光導波路110の表面上の別の材料の膜または層など、光導波路の材料以外の材料で構成されることもある。 According to some embodiments, the diffraction features of the grating 122 may include one or both of grooves and ridges separated from each other. Grooves or ridges include the material of the optical waveguide 110 and may be formed, for example, on the surface of the optical waveguide 110. In another example, the groove or ridge may be composed of a material other than the material of the optical waveguide, for example a film or layer of another material on the surface of the optical waveguide 110.

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素120の回折格子122は、回折フィーチャの間隔が回折格子122全体にわたって実質的に一定または不変である、一様な回折格子である。他の実施形態では、回折格子122は、チャープ回折格子である。定義では、「チャープ」回折格子は、チャープ回折格子の幅または長さにわたって変化する回折フィーチャの回折間隔(すなわち格子ピッチ)を示す、または有する、回折格子である。 In some embodiments, the grating 122 of the multi-beam element 120 is a uniform grating in which the spacing of the diffraction features is substantially constant or constant throughout the grating 122. In another embodiment, the diffraction grating 122 is a chirp diffraction grating. By definition, a "chirp" grating is a grating that indicates or has a diffraction interval (ie, lattice pitch) of diffraction features that varies over the width or length of the chirp grating.

いくつかの実施形態では、チャープ回折格子は、距離と共に線形に変化する回折フィーチャの間隔のチャープを有する、または示すことがある。したがって、チャープ回折格子は、定義では、「線形チャープ」回折格子である。他の実施形態では、マルチビーム要素120のチャープ回折格子は、回折フィーチャ間隔の非線形チャープを示すことがある。これらに限定されるわけではないが、指数チャープ、対数チャープ、または別の実質的に不均一または無作為ではあるが単調に変化するチャープなど、様々な非線形チャープを使用することができる。これらに限定されるわけではないが、正弦波形チャープあるいは三角形または鋸歯形チャープなどの非単調チャープを利用することもできる。これらのタイプのチャープのいずれかの組合せを利用することもできる。 In some embodiments, the chirp grating has or may indicate a chirp of diffraction feature spacing that changes linearly with distance. Therefore, a chirp grating is, by definition, a "linear chirp" grating. In other embodiments, the chirp grating of the multi-beam element 120 may exhibit a non-linear chirp of diffraction feature spacing. A variety of non-linear chirps can be used, such as, but not limited to, exponential chirps, logarithmic chirps, or other substantially non-uniform or random but monotonously varying chirps. Non-monotonic chirps such as, but not limited to, sinusoidal chirps or triangular or serrated chirps can also be used. Any combination of any of these types of chirps can also be used.

いくつかの実施形態(図示せず)では、マルチビーム要素120の回折格子は、マルチビーム回折格子を含むことがある。いくつかの実施形態では、この回折格子は、複数の回折格子を含むことがある。定義では、回折格子(例えば回折格子122)を含むマルチビーム要素120の散乱特性は、回折格子による、回折格子からの、または回折格子を通した、回折(例えば回折的結合または回折的散乱)を含む。例えば、位相関数(例えば格子ピッチまたは回折フィーチャ間隔)は、回折的結合による光の発出パターンを視野ゾーン中心に向かって誘導する、または傾斜させるように設定または調整することができる。換言すれば、複数の傾斜光線102の傾斜は、回折格子122の適当な回折的散乱特性を選択することによって、提供(または制御)することができる。図5Aから図5Bは、回折格子122を含むマルチビーム要素120の散乱特性(例えば回折的散乱)によって傾斜が提供される様子の一例を示す図である。 In some embodiments (not shown), the diffraction grating of the multi-beam element 120 may include a multi-beam diffraction grating. In some embodiments, the grating may include a plurality of gratings. By definition, the scattering properties of a multi-beam element 120, including a grating (eg, a grating 122), are that diffraction (eg, diffractive coupling or diffractive scattering) by the grating, from or through the grating. Including. For example, the phase function (eg, lattice pitch or diffraction feature spacing) can be set or adjusted to guide or tilt the emission pattern of light due to diffractive coupling towards the center of the visual field zone. In other words, the inclination of the plurality of inclined rays 102 can be provided (or controlled) by selecting an appropriate diffraction scattering characteristic of the diffraction grating 122. 5A-5B are diagrams showing an example of how the tilt is provided by the scattering characteristics (eg, diffractive scattering) of the multi-beam element 120 including the grating 122.

図6Aは、本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素120を含むマルチビューバックライト100の一部分を示す断面図である。図6Bは、本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素120を含むマルチビューバックライト100の一部分を示す断面図である。特に、図6Aおよび図6Bは、マイクロ反射要素を含むマルチビーム要素120の様々な実施形態を示す図である。マルチビーム要素120として使用される、またはマルチビーム要素120内で使用されるマイクロ反射要素は、これらに限定されるわけではないが、反射材料または反射材料層(例えば反射性金属)を利用する反射器、あるいは全反射(TIR)に基づく反射器を含み得る。いくつかの実施形態(例えば図6Aから図6Bに示す)によれば、マイクロ反射要素を含むマルチビーム要素120は、光導波路110の表面(例えば第2の表面110’’)に位置する、またはその表面に隣接して位置することがある。他の実施形態(図示せず)では、マイクロ反射要素は、光導波路110内で第1の表面110’と第2の表面110’’の間に位置することがある。 FIG. 6A is a cross-sectional view showing a portion of the multi-view backlight 100 including the multi-beam element 120 according to another embodiment according to the principles described herein. FIG. 6B is a cross-sectional view showing a portion of the multi-view backlight 100 including the multi-beam element 120 according to another embodiment according to the principles described herein. In particular, FIGS. 6A and 6B are diagrams showing various embodiments of the multi-beam element 120, including micro-reflective elements. The micro-reflective elements used as, or within the multi-beam element 120, are not limited to these, but are reflective utilizing reflective materials or reflective material layers (eg reflective metals). It may include a vessel or a reflector based on total internal reflection (TIR). According to some embodiments (eg, shown in FIGS. 6A-6B), the multi-beam element 120, including the microreflecting element, is located on the surface of the optical waveguide 110 (eg, a second surface 110''), or It may be located adjacent to its surface. In other embodiments (not shown), the microreflecting element may be located within the optical waveguide 110 between the first surface 110'and the second surface 110'.

例えば、図6Aは、光導波路110の第2の表面110’’に隣接して位置する、反射ファセットを有するマイクロ反射要素124(例えば「プリズム状」マイクロ反射要素)を含むマルチビーム要素120を示している。図示のプリズム状マイクロ反射要素124のファセットは、誘導光104の一部分を光導波路110から出るように反射する(すなわち反射的に結合する)ように構成される。ファセットは、誘導光104の伝搬方向に対して斜めである、または傾斜していて(すなわち傾斜角を有する)、例えば誘導光の一部分を光導波路110から出るように反射することができる。ファセットは、様々な実施形態によれば、(例えば図6Aに示すように)光導波路110内に反射性材料を使用して形成されることもあるし、あるいは第2の表面110’’のプリズム状空洞の表面であることもある。プリズム状空洞を利用するときには、いくつかの実施形態では、空洞の表面における屈折率の変化が反射(例えばTIR反射)をもたらすこともあるし、あるいはファセットを形成する空洞表面を反射性材料でコーティングして反射をもたらすこともある。 For example, FIG. 6A shows a multi-beam element 120 that includes a micro-reflective element 124 with reflective facets (eg, a "prism-like" micro-reflective element) located adjacent to a second surface 110 ″ of the optical waveguide 110. ing. The facet of the illustrated prismatic microreflecting element 124 is configured to reflect (ie, reflexively couple) a portion of the induced light 104 out of the optical waveguide 110. The facets are beveled or tilted (ie, have a tilt angle) with respect to the propagation direction of the guided light 104, and can reflect, for example, a portion of the guided light to exit the optical waveguide 110. Facets may be formed using reflective material within the optical waveguide 110 (eg, as shown in FIG. 6A), according to various embodiments, or prisms on the second surface 110''. It may be the surface of a hollow cavity. When utilizing a prismatic cavity, in some embodiments, changes in the index of refraction on the surface of the cavity may result in reflection (eg, TIR reflection), or the surface of the cavity forming the facet is coated with a reflective material. And may bring about reflection.

さらに、図6Aには、1対のマイクロ反射要素124が示してある。マイクロ反射要素対の第1のマイクロ反射要素124aは、複数の傾斜光線102にゼロより大きい傾斜、すなわち「非ゼロ傾斜」を提供するように設定された散乱特性(例えば反射)を有する。例えば、第1のマイクロ反射要素124aは、非ゼロ傾斜を提供する非対称ファセットを有するものとして示してある。また、対称ファセットを有する第2のマイクロ反射要素124bも示してある。第2のマイクロ反射要素124bの対称ファセットは、図示のように、例えばゼロに実質的に等しい複数の傾斜光線102の傾斜を提供するように設定することができる。 In addition, FIG. 6A shows a pair of micro-reflective elements 124. The first micro-reflective element 124a of the micro-reflective element pair has a scattering property (eg, reflection) set to provide a greater than zero tilt, or "non-zero tilt," for the plurality of tilted rays 102. For example, the first microreflecting element 124a is shown as having an asymmetric facet that provides a non-zero slope. A second microreflecting element 124b with symmetric facets is also shown. The symmetric facets of the second microreflecting element 124b can be set to provide, for example, the slopes of a plurality of tilted rays 102 that are substantially equal to zero, as shown.

別の例では、図6Bは、これに限定されるわけではないが、半球状マイクロ反射要素124など、実質的に平滑な湾曲表面を有するマイクロ反射要素124を含むマルチビーム要素120を示している。マイクロ反射要素124の特定の表面湾曲は、例えば誘導光104が接触する湾曲表面上の入射点に応じて様々な方向に誘導光の一部分を反射するように構成することができる。 In another example, FIG. 6B shows a multi-beam element 120 that includes, but is not limited to, a micro-reflective element 124 that has a substantially smooth curved surface, such as a hemispherical micro-reflective element 124. .. The particular surface curvature of the microreflecting element 124 can be configured to reflect a portion of the induction light in various directions, for example, depending on the incident point on the curved surface with which the induction light 104 comes into contact.

図6Aおよび図6Bに示すように、光導波路110から反射的に外部結合される誘導光の一部分は、限定ではなく例示を目的として、第1の表面110’から出る、または発出される。図6Aのプリズム状マイクロ反射要素124と同様に、図6Bのマイクロ反射要素124は、限定ではなく例示を目的として図6Bに示すように、光導波路110内の反射性材料、または第2の表面110’’に形成された空洞(例えば半球状空洞)とすることができる。図6Bは、限定ではなく例示を目的として、2つの伝搬方向103、103’(すなわち太矢印で示す)を有する誘導光104も示している。ただし、伝搬方向103’を有する誘導光104は、任意選択である。さらに、定義では、マイクロ反射要素(例えばマイクロ反射要素124)を含むマルチビーム要素120の散乱特性は、そのマイクロ反射要素からの反射を含む。図6Bには、限定のためではなく、説明を容易にするために、複数の傾斜光線102の傾斜または傾斜角は、実質的にゼロに等しいものとして示してある。 As shown in FIGS. 6A and 6B, a portion of the induced light that is reflexively externally coupled from the optical waveguide 110 exits or emanates from the first surface 110'for purposes of illustration, but not limitation. Similar to the prismatic microreflecting element 124 of FIG. 6A, the microreflecting element 124 of FIG. 6B is a reflective material within the optical waveguide 110, or a second surface, as shown in FIG. It can be a cavity formed in 110'' (for example, a hemispherical cavity). FIG. 6B also shows a guided light 104 having two propagation directions 103, 103'(ie, indicated by thick arrows) for purposes of illustration, but not limitation. However, the induction light 104 having the propagation direction 103'is optional. Further, by definition, the scattering properties of the multi-beam element 120, including the micro-reflective element (eg, micro-reflective element 124), include reflection from that micro-reflective element. In FIG. 6B, for ease of explanation, not for limitation, the tilt or tilt angle of the plurality of tilted rays 102 is shown as being substantially equal to zero.

図7は、本明細書に記載する原理による別の実施形態による、実施例におけるマルチビーム要素120を含むマルチビューバックライト100の一部分を示す断面図である。特に、図7は、マイクロ屈折要素126を含むマルチビーム要素120を示している。様々な実施形態によれば、マイクロ屈折要素126は、光導波路110から誘導光104の一部分を屈折的に外部結合するように構成される。すなわち、マイクロ屈折要素126は、図7に示すように、(例えば回折または反射に対して)屈折を利用して、誘導光の一部分を複数の傾斜光線102として光導波路110から外部結合するように構成される。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a portion of the multi-view backlight 100 including the multi-beam element 120 according to another embodiment according to the principles described herein. In particular, FIG. 7 shows a multi-beam element 120 that includes a micro-refractive element 126. According to various embodiments, the microrefractive element 126 is configured to refractively externally couple a portion of the induced light 104 from the optical waveguide 110. That is, as shown in FIG. 7, the microrefractive element 126 uses refraction (for example, for diffraction or reflection) so that a part of the induced light is externally coupled from the optical waveguide 110 as a plurality of inclined rays 102. It is composed.

マイクロ屈折要素126は、これらに限定されるわけではないが、半球形、長方形、プリズム形(すなわち傾斜したファセットを有する形状)など、様々な形状を有することができる。様々な実施形態によれば、マイクロ屈折要素126は、例えば図示のように光導波路110の表面(例えば第1の表面110’)から延びる、または突出することもあるし、あるいは表面の空洞(図示せず)であることもある。さらに、マイクロ屈折要素126は、いくつかの実施形態では、光導波路110の材料を含むこともある。他の実施形態では、マイクロ屈折要素126は、光導波路の表面に隣接する、またはいくつかの例では光導波路の表面と接触する、別の材料を含むこともある。定義では、マイクロ屈折要素(例えばマイクロ屈折要素126)を含むマルチビーム要素120の散乱特性は、そのマイクロ屈折要素による屈折を含む。図7には、限定のためではなく、説明を容易にするために、複数の傾斜光線102の傾斜または傾斜角は、実質的にゼロに等しいものとして示してある。 The microrefractive element 126 can have various shapes, such as, but not limited to, hemispherical, rectangular, prismatic (ie, shapes with inclined facets). According to various embodiments, the microrefractive element 126 may extend or project from, for example, the surface of the optical waveguide 110 (eg, the first surface 110'), as shown, or a cavity in the surface (FIG. (Not shown). In addition, the microrefractive element 126 may also include material for the optical waveguide 110 in some embodiments. In other embodiments, the microrefractive element 126 may include another material that is adjacent to the surface of the optical waveguide or, in some examples, in contact with the surface of the optical waveguide. By definition, the scattering properties of a multi-beam element 120 that includes a micro-refractive element (eg, micro-refractive element 126) include refraction by that micro-refractive element. In FIG. 7, for the sake of brevity, not for limitation, the slopes or angles of slope of the plurality of tilted rays 102 are shown as being substantially equal to zero.

図3Aを再度参照すると、マルチビューバックライト100は、いくつかの実施形態では、光源130をさらに含むことがある。様々な実施形態によれば、光源130は、非ゼロ伝搬角で光導波路110内を誘導される光を提供するように構成される。特に、光源130は、光導波路110の入口表面または端部(入力端部)に隣接して位置することがある。様々な実施形態では、光源130は、これらに限定されるわけではないが、1つまたは複数の発光ダイオード(LED)またはレーザ(例えばレーザダイオード)など、実質的に任意の光の源を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源130は、特定の色で表される狭帯域スペクトルを有する実質的に単色の光を生成するように構成された発光体を含むことができる。特に、単色光の色は、特定の色空間または色モデル(例えば赤/緑/青または「RGB」色モデル)の原色とすることができる。他の例では、光源130は、実質的に広帯域または多色の光を提供するように構成された実質的に広帯域の光源であることもある。例えば、光源130は、白色光を提供することができる。いくつかの実施形態では、光源130は、異なる色の光を提供するように構成された複数の異なる発光体を含むことがある。これらの異なる発光体は、その異なる色の光のそれぞれに対応する、誘導光の異なる色固有の非ゼロ伝搬角を有する光を提供するように構成することができる。 Referring again to FIG. 3A, the multi-view backlight 100 may further include a light source 130 in some embodiments. According to various embodiments, the light source 130 is configured to provide light guided through the optical waveguide 110 at a non-zero propagation angle. In particular, the light source 130 may be located adjacent to the inlet surface or end (input end) of the optical waveguide 110. In various embodiments, the light source 130 includes, but is not limited to, substantially any source of light, such as one or more light emitting diodes (LEDs) or lasers (eg, laser diodes). Can be done. In some embodiments, the light source 130 may include a illuminant configured to produce substantially monochromatic light having a narrow band spectrum represented by a particular color. In particular, the color of monochromatic light can be the primary color of a particular color space or color model (eg, red / green / blue or "RGB" color model). In another example, the light source 130 may be a substantially wide band light source configured to provide substantially wide band or multicolored light. For example, the light source 130 can provide white light. In some embodiments, the light source 130 may include a plurality of different illuminants configured to provide light of different colors. These different illuminants can be configured to provide light with different color-specific non-zero propagation angles of the induced light, corresponding to each of the different colors of light.

いくつかの実施形態では、光源130は、コリメータをさらに含むことがある。コリメータは、光源130の発光体のうちの1つまたは複数から実質的に視準されていない光を受光するように構成されることがある。コリメータは、この実質的に視準されていない光を視準光に変換するようにさらに構成される。特に、いくつかの実施形態では、コリメータは、非ゼロ伝搬角を有し、所定の視準因子に従って視準された視準光を提供することができる。さらに、様々な色の発光体を利用するときには、コリメータは、様々な色固有の非ゼロ伝搬角のうちの1つまたは両方を有し、かつ様々な色固有の視準因子を有する視準光を提供するように構成することができる。コリメータは、上述のように、視準光線を光導波路110に伝達して誘導光104として伝搬するようにさらに構成される。 In some embodiments, the light source 130 may further include a collimator. The collimator may be configured to receive light that is not substantially collimated from one or more of the light emitters of the light source 130. The collimator is further configured to convert this substantially non-collimated light into collimating light. In particular, in some embodiments, the collimator has a non-zero propagation angle and is capable of providing collimating light that is collimated according to a predetermined collimating factor. Moreover, when utilizing light emitters of different colors, the collimator has a collimator with one or both of the different color-specific nonzero propagation angles and with different color-specific collimating factors. Can be configured to provide. As described above, the collimator is further configured to transmit the collimator light beam to the optical waveguide 110 and propagate it as guided light 104.

いくつかの実施形態では、マルチビューバックライト100は、誘導光104の伝搬方向103、103’に対して直交する光導波路110を通る方向の光に対して実質的に透明になるように構成される。特に、いくつかの実施形態では、光導波路110および離間した複数のマルチビーム要素120が、光が光導波路110、具合的には第1の表面110’および第2の表面110’’の両方を通過することを可能にする。透明度は、少なくとも部分的には、マルチビーム要素120の比較的小さなサイズ、およびマルチビーム要素120の比較的大きな要素間間隔(例えばマルチビューピクセル106と1対1の対応)の両方によって高めることができる。さらに、いくつかの実施形態によれば、特にマルチビーム要素120が回折格子を含むとき、マルチビーム要素120は光導波路表面110’、110’’に対して直交して伝搬する光に対して実質的に透明になることもできる。 In some embodiments, the multi-view backlight 100 is configured to be substantially transparent to light in a direction passing through an optical waveguide 110 orthogonal to the propagation directions 103, 103'of the induction light 104. Orthogonal. In particular, in some embodiments, the optical waveguide 110 and the plurality of isolated multi-beam elements 120 allow light to illuminate the optical waveguide 110, and thus both the first surface 110'and the second surface 110''. Allows you to pass. Transparency can be increased, at least in part, by both the relatively small size of the multi-beam element 120 and the relatively large inter-element spacing of the multi-beam element 120 (eg, a one-to-one correspondence with the multi-view pixel 106). it can. Further, according to some embodiments, the multi-beam element 120 is substantially relative to light propagating orthogonally to the optical waveguide surfaces 110', 110'', especially when the multi-beam element 120 includes a diffraction grating. It can also be transparent.

本明細書に記載する原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイが提供される。マルチビューディスプレイは、マルチビューディスプレイのピクセルとして変調光線を発出するように構成される。さらに、発出される変調光線は、複数の視野方向に向かって、またより詳細にはマルチビューディスプレイの複数の収束ビュー中に優先的に向けることができる。いくつかの実施例では、マルチビューディスプレイは、3Dまたはマルチビュー画像を提供する、または「表示する」ように構成される。様々な実施例によれば、変調された異なる向きの光線の異なるそれぞれは、マルチビュー画像に関連する異なる「ビュー」の個々のピクセルに対応することがある。この異なるビューが、例えば、マルチビューディスプレイによって表示されているマルチビュー画像中に情報の「裸眼」(例えば自動立体視)表現を提供することができる。 According to some embodiments of the principles described herein, a multi-view display is provided. A multi-view display is configured to emit modulated rays as pixels in the multi-view display. In addition, the emitted modulated light can be preferentially directed towards multiple visual field directions and, more specifically, during multiple convergent views of the multi-view display. In some embodiments, the multi-view display is configured to provide or "display" a 3D or multi-view image. According to various embodiments, each of the different modulated rays of different orientations may correspond to individual pixels of different "views" associated with the multiview image. This different view can provide, for example, a "naked eye" (eg, autostereoscopic) representation of the information in a multiview image displayed by a multiview display.

図8は、本明細書に記載する原理による実施形態による、実施例におけるマルチビューディスプレイ200を示すブロック図である。様々な実施形態によれば、マルチビューディスプレイ200は、異なる視野方向の異なるビューに従ってマルチビュー画像を表示するように構成される。特に、マルチビューディスプレイ200から発出される変調光線202を使用して、マルチビュー画像を表示し、この光線は、異なるビューのピクセル(すなわちビューピクセル)に対応することができる。変調光線202は、図8では、マルチビューピクセル210から出る矢印として示してある。限定ではなく例示を目的として、それが変調されていることを強調するために、発出される変調光線202の矢印には破線を使用している。 FIG. 8 is a block diagram showing a multi-view display 200 according to an embodiment according to the principle described in the present specification. According to various embodiments, the multi-view display 200 is configured to display multi-view images according to different views in different viewing directions. In particular, modulated rays 202 emitted from the multi-view display 200 are used to display a multi-view image, which rays can correspond to pixels in different views (ie, view pixels). The modulated ray 202 is shown in FIG. 8 as an arrow exiting the multiview pixel 210. For purposes of illustration rather than limitation, dashed lines are used for the arrows of the modulated rays 202 emitted to emphasize that they are modulated.

図8に示すマルチビューディスプレイ200は、マルチビューピクセル210のアレイを含む。このアレイのマルチビューピクセル210は、マルチビューディスプレイ200の複数の異なるビューを収束ビューとして提供するように構成される。特に、複数の傾斜光線の傾斜は、複数の傾斜光線の中心軸(すなわち中心光線)をマルチビューディスプレイの視野ゾーンの中心に向けるように構成される。様々な実施形態によれば、このアレイのマルチビューピクセル210は、複数の傾斜光線204を変調して発出変調光線202を生成するように構成された、複数の光弁、すなわち複数のビューピクセルを含む。発出変調光線202は、マルチビューディスプレイ200の収束ビューを表す。 The multi-view display 200 shown in FIG. 8 includes an array of multi-view pixels 210. The multi-view pixels 210 of this array are configured to provide a plurality of different views of the multi-view display 200 as convergent views. In particular, the tilt of the plurality of tilted rays is configured to direct the central axis of the plurality of tilted rays (ie, the central ray) to the center of the visual field zone of the multi-view display. According to various embodiments, the multi-view pixel 210 in this array comprises a plurality of light valves, i.e., a plurality of view pixels, configured to modulate a plurality of tilted rays 204 to produce an emission-modulated ray 202. Including. The emission modulation ray 202 represents a convergent view of the multi-view display 200.

いくつかの実施形態では、マルチビューピクセル210は、マルチビューバックライト100に関連して上述した光弁108のアレイの光弁108のセットと実質的に同様である。特に、マルチビューピクセル210のビューピクセルは、上述の光弁108と実質的に同様であることがある。すなわち、マルチビューディスプレイ200のマルチビューピクセル210は、光弁のセット(例えば光弁108のセット)を含むことがあり、マルチビューピクセル210のビューピクセルは、そのセットの光弁(例えば単一の光弁108)を含むことがある。 In some embodiments, the multi-view pixel 210 is substantially similar to the set of light valves 108 in the array of light valves 108 described above in connection with the multi-view backlight 100. In particular, the view pixel of the multi-view pixel 210 may be substantially similar to the light valve 108 described above. That is, the multi-view pixel 210 of the multi-view display 200 may include a set of light valves (eg, a set of light valves 108), and the view pixels of the multi-view pixel 210 may include a set of light valves (eg, a single set). It may include a light valve 108).

図8に示すように、マルチビューディスプレイ200は、光導波路220をさらに含む。光導波路220は、光導波路220の長さに沿って光を誘導光として誘導するように構成される。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ200の光導波路220は、マルチビューバックライト100に関連して上述した光導波路110と実質的に同様であることがある。特に、光導波路110は、全反射によって光を誘導するように構成される。光導波路220は、いくつかの実施形態では、平板光導波路とすることができる。

As shown in FIG. 8, the multi-view display 200 further includes an optical waveguide 220. The optical waveguide 220 is configured to guide light as guided light along the length of the optical waveguide 220. In some embodiments, the optical waveguide 220 of the multi-view display 200 may be substantially similar to the optical waveguide 110 described above in connection with the multi-view backlight 100. In particular, the optical waveguide 110 is configured to guide light by total internal reflection. The optical waveguide 220 can be a flat plate optical waveguide in some embodiments.

様々な実施形態によれば、図8に示すマルチビューディスプレイ200は、マルチビーム要素230のアレイをさらに含む。このアレイの各マルチビーム要素230は、誘導光の一部分を対応する複数の傾斜光線204として外部結合する(または外部散乱する)ように構成される。特に、マルチビーム要素230を光導波路に光学的に結合して、誘導光の一部分を外部結合することができる。さらに、複数の傾斜光線204が、各マルチビーム要素によって対応するマルチビューピクセル210に提供される。複数の傾斜光線204の光線204は、互いに異なる主極大角度方向を有する。さらに、光線204のこれらの異なる主極大角度方向は、マルチビューディスプレイ200の異なる収束ビューの異なる視野方向に対応する。様々な実施形態では、マルチビューディスプレイ200の複数のビューの異なるビューは、視野ゾーン内にそれぞれの視位置を有することがある。異なるビューのそれぞれに対応する複数の傾斜光線204の光線は、いくつかの実施形態によれば、傾斜によって、それぞれの視位置で視野ゾーンと交差して、収束ビューを提供するように構成することができる。 According to various embodiments, the multi-view display 200 shown in FIG. 8 further includes an array of multi-beam elements 230. Each multi-beam element 230 of this array is configured to externally couple (or externally scatter) a portion of the induced light as a plurality of corresponding gradient rays 204. In particular, the multi-beam element 230 can be optically coupled to the optical waveguide to externally couple a portion of the induced light. In addition, a plurality of tilted rays 204 are provided by each multi-beam element to the corresponding multi-view pixel 210. The rays 204 of the plurality of inclined rays 204 have different main maximum angular directions from each other. Further, these different principal maximal angular directions of the rays 204 correspond to different viewing directions of the different convergent views of the multiview display 200. In various embodiments, different views of the plurality of views of the multi-view display 200 may have their respective viewing positions within the visual field zone. The rays of the plurality of tilted rays 204, corresponding to each of the different views, are configured to, according to some embodiments, intersect the visual field zone at their respective viewing positions to provide a convergent view. Can be done.

様々な実施形態によれば、複数の傾斜光線204の傾斜は、マルチビーム要素230の散乱特性、およびマルチビューピクセル210間のピクセル間距離または間隔に対するマルチビーム要素間の要素間距離または間隔のうちの一方または両方によって提供する、または制御することができる。特に、マルチビューバックライト100に関連して上述したように、いくつかの実施形態では、1対のマルチビーム要素230の間の要素間距離は、マルチビューディスプレイ200の対応する対のマルチビューピクセル210の間のピクセル間距離より大きいことがある。ピクセル間距離より大きい要素間距離は、複数の傾斜光線204の傾斜または傾斜角を提供するように設定(例えば選択)される。これに加えて、または別法として、マルチビーム要素230の散乱特性は、マルチビーム要素アレイ内のマルチビーム要素230の位置によって変化するように設定することができる。この変化する散乱特性は、いくつかの実施形態によれば、複数の傾斜光線204の傾斜または傾斜角を提供する、または少なくとも増大させるように設定することができる。特に、いくつかの実施形態では、ピクセル間距離に対するピクセル間距離の比と、マルチビーム要素230の位置によって変化する散乱特性の両方が組み合わさって、傾斜を提供する。 According to various embodiments, the tilt of the plurality of tilted rays 204 is of the scattering properties of the multi-beam element 230 and the inter-element distance or spacing between the multi-beam elements relative to the inter-pixel distance or spacing between the multi-view pixels 210. It can be provided or controlled by one or both. In particular, as described above in connection with the multi-view backlight 100, in some embodiments, the inter-element distance between a pair of multi-beam elements 230 is the corresponding pair of multi-view pixels in the multi-view display 200. It may be greater than the inter-pixel distance between 210. The inter-element distance greater than the inter-pixel distance is set (eg, selected) to provide the tilt or tilt angle of the plurality of tilted rays 204. In addition to this, or otherwise, the scattering properties of the multi-beam element 230 can be set to vary depending on the position of the multi-beam element 230 within the multi-beam element array. This varying scattering property can be set to provide, or at least increase, the tilt or tilt angle of the plurality of tilted rays 204, according to some embodiments. In particular, in some embodiments, both the ratio of the inter-pixel distance to the inter-pixel distance and the scattering properties that vary with the position of the multi-beam element 230 combine to provide tilt.

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素230のサイズは、複数のビューピクセルのビューピクセルのサイズと同等である。例えば、マルチビーム要素230のサイズは、いくつかの実施形態では、ビューピクセルのサイズの2分の1より大きく、ビューピクセルのサイズの2倍より小さいことがある。さらに、マルチビューピクセルアレイのマルチビューピクセル210と、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素230との間に、1対1の対応があることがある。したがって、マルチビューピクセル210中の各ビューピクセルは、対応するマルチビーム要素230によって提供される複数の傾斜光線204のうちの異なる1つを変調するように構成されることがある。さらに、各マルチビューピクセル210は、様々な実施形態によれば、ただ1つのマルチビーム要素230だけから光線204を受光して、これを変調するように構成されることがある。 In some embodiments, the size of the multi-beam element 230 in the multi-beam element array is comparable to the size of the view pixels of the plurality of view pixels. For example, the size of the multi-beam element 230 may be greater than half the size of the view pixel and less than twice the size of the view pixel in some embodiments. Further, there may be a one-to-one correspondence between the multi-view pixels 210 of the multi-view pixel array and the multi-beam elements 230 of the multi-beam element array. Therefore, each view pixel in the multi-view pixel 210 may be configured to modulate a different one of the plurality of tilted rays 204 provided by the corresponding multi-beam element 230. Further, each multi-view pixel 210 may be configured to receive and modulate a ray 204 from only one multi-beam element 230, according to various embodiments.

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素230は、上述したマルチビューバックライト100のマルチビーム要素120と実質的に同様であることがある。例えば、マルチビーム要素230は、上述して図5Aから図5Bに示した回折格子122と実質的に同様の回折格子を含むことがある。いくつかの実施形態では、この回折格子は、マルチビーム回折格子、または複数の回折格子を含むことがある。別の実施例では、マルチビーム要素230は、上述して図6Aから図6Bに示したマイクロ反射要素124と実質的に同様のマイクロ反射要素を含むことがある。さらに別の実施例では、マルチビーム要素230は、マイクロ屈折要素を含むことがある。マイクロ屈折要素は、上述して図7に示したマイクロ屈折要素126と実質的に同様であることがある。 In some embodiments, the multi-beam element 230 of the multi-beam element array may be substantially similar to the multi-beam element 120 of the multi-view backlight 100 described above. For example, the multi-beam element 230 may include a diffraction grating that is substantially similar to the diffraction grating 122 shown above in FIGS. 5A to 5B. In some embodiments, the grating may include a multi-beam grating, or a plurality of gratings. In another embodiment, the multi-beam element 230 may include micro-reflective elements that are substantially similar to the micro-reflective elements 124 shown above in FIGS. 6A-6B. In yet another embodiment, the multi-beam element 230 may include a micro-refractive element. The micro-refractive element may be substantially similar to the micro-refractive element 126 shown in FIG. 7 above.

さらに、これらの実施形態のうちのいくつか(図8には図示せず)では、マルチビューディスプレイ200は、光源をさらに含むことがある。この光源は、非ゼロ伝搬角を有する光導波路に光を提供し、いくつかの実施形態では、視準因子に従って視準された光を提供して、例えば光導波路220内で誘導光の所定の角度の拡散を生じるように構成されることがある。いくつかの実施形態によれば、光源は、上述したマルチビューバックライト100の光源130と実質的に同様であることがある。 Moreover, in some of these embodiments (not shown in FIG. 8), the multi-view display 200 may further include a light source. This light source provides light to an optical waveguide having a non-zero propagation angle, and in some embodiments, provides light collimated according to a collimation factor, eg, within a predetermined optical waveguide 220 of guided light. It may be configured to cause angular diffusion. According to some embodiments, the light source may be substantially similar to the light source 130 of the multi-view backlight 100 described above.

本明細書に記載する原理の他の実施形態によれば、マルチビューバックライト動作の方法が提供される。図9は、本明細書に記載する原理による実施形態による実施例におけるマルチビューバックライト動作の方法300を示す流れ図である。図9に示すように、マルチビューバックライトの動作方法300は、光導波路の長さに沿って光を誘導するステップ(310)を含む。いくつかの実施形態では、光は、非ゼロ伝搬角で誘導される(310)ことができる。さらに、誘導光は、所定の視準因子に従って視準することによって誘導することができる。いくつかの実施形態によれば、光導波路は、マルチビューバックライト100に関連して上述した光導波路110と実質的に同様であることがある。 According to other embodiments of the principles described herein, a method of multi-view backlight operation is provided. FIG. 9 is a flow chart showing a method 300 of multi-view backlight operation in an embodiment according to an embodiment according to the principle described in the present specification. As shown in FIG. 9, the method 300 of operating the multi-view backlight includes a step (310) of guiding light along the length of the optical waveguide. In some embodiments, the light can be guided at a non-zero propagation angle (310). In addition, the guided light can be guided by collimating according to a predetermined collimation factor. According to some embodiments, the optical waveguide may be substantially similar to the optical waveguide 110 described above in connection with the multi-view backlight 100.

図9に示すように、マルチビューバックライトの動作方法300は、マルチビーム要素を使用して誘導光の一部分を光導波路から外部結合して(320)、互いに異なる主極大角度方向を有する複数の傾斜光線を提供するステップをさらに含む。様々な実施形態では、複数の傾斜光線の主極大角度方向は、マルチビューディスプレイのそれぞれの視野方向に対応する。複数の傾斜光線は、さらに、マルチビューディスプレイの視野ゾーンの中心に向かう傾斜を有して、収束ビューを提供する。複数の傾斜光線の中心軸は、様々な実施形態によれば、傾斜によって、視野ゾーン中心と交差するように設定される。本明細書における定義では、例えば複数の傾斜光線に中心光線そのものが存在しないときには、複数の傾斜光線の中心軸が、中心光線を表す、またはこれと等価であるものとすることができる。 As shown in FIG. 9, the operation method 300 of the multi-view backlight uses a multi-beam element to externally couple a part of the induced light from the optical waveguide (320), and has a plurality of main maximum angular directions different from each other. It further includes a step of providing an oblique ray. In various embodiments, the principal maximal angular directions of the plurality of tilted rays correspond to the respective viewing directions of the multi-view display. The plurality of tilted rays also have a tilt toward the center of the field of view zone of the multi-view display to provide a convergent view. According to various embodiments, the central axes of the plurality of inclined rays are set to intersect the center of the visual field zone by the inclination. In the definition herein, for example, when the central ray itself does not exist in the plurality of inclined rays, the central axes of the plurality of inclined rays may represent or be equivalent to the central ray.

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、上述したマルチビューバックライト100のマルチビーム要素120と実質的に同様である。例えば、マルチビーム要素は、複数のマルチビーム要素、またはマルチビーム要素のアレイの一部であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの1つまたは複数を含むことがある。特に、いくつかの実施形態によれば、誘導光を外部結合する(320)際に使用されるマルチビーム要素は、光導波路に光学的に結合されて誘導光の一部分を回折的に外部結合する(320)回折格子を含むことがある。この回折格子は、例えば、マルチビーム要素120の回折格子122と実質的に同様であることがある。別の実施形態では、マルチビーム要素は、光導波路に光学的に結合されて誘導光の一部分を反射的に外部結合する(320)マイクロ反射要素を含むことがある。例えば、マイクロ反射要素は、マルチビーム要素120に関連して上述したマイクロ反射要素124と実質的に同様であることがある。さらに別の実施形態では、マルチビーム要素は、光導波路に光学的に結合されて誘導光の一部分を屈折的に外部結合する(320)マイクロ屈折要素を含むことがある。マイクロ屈折要素は、上述したマルチビーム要素120のマイクロ屈折要素126と実質的に同様であることがある。 In some embodiments, the multi-beam element is substantially similar to the multi-beam element 120 of the multi-view backlight 100 described above. For example, the multi-beam element may be part of a plurality of multi-beam elements or an array of multi-beam elements. Further, in some embodiments, the multi-beam element may include one or more of a diffraction grating, a micro-reflecting element, and a micro-refractive element. In particular, according to some embodiments, the multi-beam element used in externally coupling the induced light (320) is optically coupled to the optical waveguide to diffractically externally couple a portion of the induced light. (320) May include a diffraction grating. This grating may be substantially similar to, for example, the grating 122 of the multi-beam element 120. In another embodiment, the multi-beam element may include a (320) micro-reflective element that is optically coupled to an optical waveguide to reflexively externally couple a portion of the induced light. For example, the microreflecting element may be substantially similar to the microreflecting element 124 described above in connection with the multi-beam element 120. In yet another embodiment, the multi-beam element may include a (320) micro-refractive element that is optically coupled to the optical waveguide to refractively externally couple a portion of the induced light. The micro-refractive element may be substantially similar to the micro-refractive element 126 of the multi-beam element 120 described above.

いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素のサイズは、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル中のビューピクセルのサイズと同等である。例えば、マルチビーム要素は、ビューピクセルのサイズの2分の1より大きく、ビューピクセルのサイズの2倍より小さいことがある。 According to some embodiments, the size of the multi-beam element is equivalent to the size of the view pixel in the multi-view pixel of the multi-view display. For example, a multi-beam element can be more than half the size of a view pixel and less than twice the size of a view pixel.

いくつかの実施形態(図示せず)では、マルチビューバックライトの動作方法300は、マルチビューディスプレイの対応する対のマルチビューピクセルの間のピクセル間距離より大きい(例えばマルチビーム要素のアレイ中の)1対のマルチビーム要素間の要素間距離を選択することによって、複数の傾斜光線の傾斜を提供するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、マルチビューバックライトの動作方法300は、光導波路の長さに沿って配置されたマルチビーム要素のアレイ中のマルチビーム要素の散乱特性を、マルチビーム要素アレイ内のマルチビーム要素の位置に応じて変化させることによって、複数の傾斜光線の傾斜を提供するステップをさらに含むことがある。いくつかの実施形態では、この方法300は、ピクセル間距離より大きくなるように要素間距離を選択することと、光導波路に沿った位置に応じてマルチビーム要素の散乱特性を変化させることとの両方によって、複数の傾斜光線の傾斜を提供するステップを含む。 In some embodiments (not shown), the method of operating the multi-view backlight 300 is greater than the inter-pixel distance between the corresponding pair of multi-view pixels in the multi-view display (eg, in an array of multi-beam elements). ) Further includes the step of providing the gradient of a plurality of gradient rays by selecting the inter-element distance between the pair of multi-beam elements. In some embodiments, the method 300 of operating the multi-view backlight provides the scattering properties of the multi-beam elements in the array of multi-beam elements arranged along the length of the optical waveguide to the multi-beam element array. It may further include a step of providing the gradient of a plurality of gradient rays by varying depending on the position of the beam element. In some embodiments, the method 300 selects the inter-element distance to be greater than the inter-pixel distance and changes the scattering properties of the multi-beam element depending on its position along the optical waveguide. Both include steps to provide the gradient of multiple gradient rays.

いくつかの実施形態(図示せず)では、マルチビューバックライトの動作方法300は、光源を使用して光導波路に光を提供するステップをさらに含む。提供される光は、光導波路内で非ゼロ伝搬角を有する、または視準因子に従って光導波路内で視準されて光導波路内で誘導光の所定の角度の拡散を提供する、あるいはその両方である、誘導光であることがある。いくつかの実施形態では、光源は、上述したマルチビューバックライト100の光源130と実質的に同様であることがある。 In some embodiments (not shown), method 300 of operating a multi-view backlight further comprises the step of providing light to an optical waveguide using a light source. The light provided has a non-zero propagation angle in the optical waveguide, and is collimated in the optical waveguide according to a collimation factor to provide a predetermined angle diffusion of the induced light in the optical waveguide, or both. There is, it may be induced light. In some embodiments, the light source may be substantially similar to the light source 130 of the multi-view backlight 100 described above.

いくつかの実施形態では、マルチビューバックライトの動作方法300は、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルとして構成された光弁を使用して、複数の傾斜光線を変調するステップ(330)をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、複数の光弁または光弁のアレイの光弁は、マルチビューピクセルのビューピクセルに対応する。すなわち、マルチビーム要素は、例えば、光弁のサイズ、または複数の光弁の光弁間の中心間間隔と同等のサイズを有することがある。いくつかの実施形態によれば、複数の光弁は、図3Aから図3Cを参照して上述した光弁108のアレイおよびマルチビューバックライト100と実質的に同様であることがある。特に、上述のように第1および第2の光弁セット108a、108bが異なるマルチビューピクセル106に対応するのと同様にして、光弁の異なるセットが異なるマルチビューピクセルに対応することがある。さらに、図3Aから図3Cの上述の説明において光弁108がビューピクセル106’に対応するのと同様に、光弁アレイの個々の光弁が、マルチビューピクセルのビューピクセルに対応することがある。 In some embodiments, method 300 of operating a multi-view backlight further comprises a step (330) of modulating a plurality of gradient rays using a light valve configured as a multi-view pixel in a multi-view display. According to some embodiments, the light valve of a plurality of light valves or an array of light valves corresponds to a view pixel of a multi-view pixel. That is, the multi-beam element may have, for example, a size equivalent to the size of the light valve or the intercenter spacing between the light valves of the plurality of light valves. According to some embodiments, the plurality of light valves may be substantially similar to the array of light valves 108 and the multi-view backlight 100 described above with reference to FIGS. 3A-3C. In particular, different sets of light valves may correspond to different multi-view pixels, just as the first and second light valve sets 108a, 108b correspond to different multi-view pixels 106 as described above. Further, just as the light valve 108 corresponds to the view pixel 106'in the above description of FIGS. 3A to 3C, the individual light valves of the light valve array may correspond to the view pixels of the multi-view pixel. ..

以上、マルチビューバックライト、マルチビューバックライトの動作方法、およびビューピクセルを含むマルチビューピクセルを有するマルチビューディスプレイの実施例および実施形態について説明した。このマルチビューバックライト、方法、およびマルチビューディスプレイは、マルチビーム要素を利用して、マルチビュー画像の異なるビューに対応する複数の傾斜光線を提供する。上述の実施例は、単に本明細書に記載する原理を表現する多数の具体的な実施例のうちの一部の例示に過ぎないことを理解されたい。当業者なら、以下の特許請求の範囲によって定義される範囲を逸脱することなく、多数のその他の構成を容易に考案することができることは明らかである。 The examples and embodiments of the multi-view backlight, the operation method of the multi-view backlight, and the multi-view display having the multi-view pixels including the view pixels have been described above. This multi-view backlight, method, and multi-view display utilizes multi-beam elements to provide multiple tilted rays for different views of a multi-view image. It should be understood that the above examples are merely exemplary of a number of specific examples that represent the principles described herein. It will be apparent to those skilled in the art that a number of other configurations can be easily devised without departing from the scope defined by the following claims.

10 マルチビューディスプレイ
12 スクリーン
14 ビュー
16 視野方向
20 光線
30 回折格子
40 光導波路
50 外部結合光線
100 マルチビューバックライト
102 光線
106 マルチビューピクセル
108 光弁
110 光導波路
120 マルチビーム要素
122 回折格子
124 マイクロ反射要素
126 マイクロ屈折要素
130 光源
200 マルチビューディスプレイ
10 Multi-view display 12 screen 14 views 16 viewing direction 20 rays 30 diffraction grating 40 optical waveguide 50 externally coupled rays 100 multi-view backlight 102 rays 106 multi-view pixels 108 light valve 110 optical waveguide 120 multi-beam element 122 diffraction grating 124 micro-reflection Element 126 Micro Refractive Element 130 Light Source 200 Multiview Display

Claims (25)

マルチビューバックライトであって、
光を誘導するように構成された光導波路と、
前記光導波路の長さに沿って互いに離間したマルチビーム要素のアレイであり、前記アレイの各マルチビーム要素が、前記誘導光の一部分を、マルチビューディスプレイの複数のビューの異なる視野方向にそれぞれ対応する異なる主極大角度方向を有する複数の傾斜光線として前記光導波路から外部結合するように構成された、マルチビーム要素のアレイとを含み、
前記複数の傾斜光線が、前記マルチビューディスプレイの視野ゾーンの中心に向かう傾斜を有して収束ビューを提供し、複数の傾斜光線の中心軸が、前記傾斜によって前記視野ゾーンの中心と交差するように設定される、マルチビューバックライト。
It ’s a multi-view backlight,
An optical waveguide configured to guide light,
An array of multi-beam elements spaced apart from each other along the length of the optical waveguide, with each multi-beam element of the array corresponding a portion of the guided light to different viewing directions for multiple views of the multi-view display. Includes an array of multi-beam elements configured to externally couple from the optical waveguide as a plurality of gradient rays with different principal maximal angular directions.
The plurality of tilted rays have an inclination toward the center of the visual field zone of the multi-view display to provide a convergent view, so that the central axes of the plurality of inclined rays intersect the center of the visual field zone by the inclination. Multi-view backlight set to.
前記マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素の、前記マルチビューディスプレイの対応するマルチビューピクセルの位置に対する側方ずれが、前記視野ゾーンの中心に向かう前記複数の傾斜光線の前記傾斜を提供するように設定され、前記ずれが、前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの対応する対の間のピクセル間距離より大きい前記マルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素の対の間の要素間距離によって提供される、請求項1に記載のマルチビューバックライト。 A lateral shift of the multi-beam elements of the array of multi-beam elements with respect to the position of the corresponding multi-view pixel in the multi-view display provides said tilt of the plurality of tilted rays towards the center of the viewing zone. The shift is provided by the inter-element distance between the multi-beam element pairs of the multi-beam element array that is greater than the inter-pixel distance between the corresponding pairs of multi-view pixels of the multi-view display. The multi-view backlight according to claim 1. 前記マルチビーム要素のアレイの各マルチビーム要素が、前記複数の傾斜光線を前記視野ゾーンの中心に向かってさらに傾斜させるように設定された対応する散乱特性を有し、前記マルチビーム要素の前記対応する散乱特性が、前記光ガイドの長さに沿った前記アレイ内の各マルチビーム要素の位置に応じて変化する、請求項2に記載のマルチビューバックライト。 Each multi-beam element in the array of multi-beam elements has a corresponding scattering characteristic set to further tilt the plurality of tilted rays towards the center of the field of view zone, said correspondence of the multi-beam element. The multi-view backlight according to claim 2, wherein the scattering characteristics of the light guide vary depending on the position of each multi-beam element in the array along the length of the light guide. 前記マルチビーム要素が、回折格子を含み、前記対応する散乱特性が、前記回折格子にわたる距離に応じて変化する回折フィーチャの間隔によって提供される回折的散乱特性を含む、請求項3に記載のマルチビューバックライト。 The multi View backlight. 前記マルチビューディスプレイの前記複数のビューの異なるビューが、前記視野ゾーン内のそれぞれの視位置を有し、前記異なるビューのそれぞれに対応する前記複数の傾斜光線のうちの光線が、前記傾斜によって、それぞれの視位置で前記視野ゾーンと交差して前記収束ビューを提供するように設定される、請求項1に記載のマルチビューバックライト。 Different views of the plurality of views of the multi-view display have their respective viewing positions within the field of view zone, and the rays of the plurality of tilted rays corresponding to each of the different views are due to the tilt. The multi-view backlight according to claim 1, wherein each visual position is set to intersect the visual field zone to provide the convergent view. 前記マルチビーム要素のサイズが、前記マルチビューディスプレイのビューピクセルのサイズと同等であり、前記マルチビーム要素が、前記ビューピクセルのサイズの50パーセントから200パーセントの間である、請求項1に記載のマルチビューバックライト。 1. Multi-view backlight. 前記マルチビーム要素が、前記誘導光の前記一部分を前記複数の傾斜光線として回折的に外部結合するように構成された回折格子を含む、請求項1に記載のマルチビューバックライト。 The multi-view backlight according to claim 1, wherein the multi-beam element includes a diffraction grating configured to diffractically externally couple the portion of the induced light as the plurality of inclined rays. 前記回折格子が、マルチビーム回折格子を含む、請求項7に記載のマルチビューバックライト。 The multi-view backlight according to claim 7, wherein the diffraction grating includes a multi-beam diffraction grating. 前記マルチビーム要素が、マイクロ反射要素およびマイクロ屈折要素のうちの一方または両方を含み、前記マイクロ反射要素が、前記誘導光の一部分を反射的に外部結合するように構成され、前記マイクロ屈折要素が、前記誘導光の一部分を屈折的に外部結合するように構成される、請求項1に記載のマルチビューバックライト。 The multi-beam element comprises one or both of a micro-reflecting element and a micro-refractive element, the micro-refractive element is configured to reflexively externally couple a portion of the induced light, the micro-refractive element. The multi-view backlight according to claim 1, wherein a part of the induced light is refractively externally coupled. 前記光導波路の入力に光学的に結合された光源をさらに含み、前記光源が、前記誘導光を提供するように構成される、請求項1に記載のマルチビューバックライト。 The multi-view backlight according to claim 1, further comprising a light source optically coupled to the input of the optical waveguide, wherein the light source is configured to provide the induced light. 非ゼロ伝搬角を有する、または所定の視準因子に従って視準される、あるいはその両方である、誘導光が、前記光源によって提供される、請求項10に記載のマルチビューバックライト。 The multi-view backlight according to claim 10, wherein the induced light is provided by the light source, which has a non-zero propagation angle, is collimated according to a predetermined collimation factor, or both. 請求項1に記載のマルチビューバックライトを含むマルチビューディスプレイであって、前記マルチビューディスプレイが、前記複数の傾斜光線のうちの光線を変調するように構成された光弁のアレイをさらに含み、前記アレイの光弁が、ビューピクセルに対応し、前記光弁のアレイの光弁のセットが、前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルに対応する、マルチビューディスプレイ。 The multi-view display including the multi-view backlight according to claim 1, wherein the multi-view display further includes an array of light valves configured to modulate a light beam of the plurality of gradient light rays. A multi-view display in which the light valves of the array correspond to view pixels and the set of light valves in the array of light valves corresponds to the multi-view pixels of the multi-view display. マルチビューディスプレイであって、
前記マルチビューディスプレイの複数の異なるビューを収束ビューとして提供する構成されたマルチビューピクセルのアレイであり、マルチビューピクセルが、前記異なるビューの視野方向に対応する異なる主極大角度方向を有する複数の傾斜光線を変調するように構成された複数の光弁を含む、マルチビューピクセルのアレイと、
光を誘導するように構成された光導波路と、
マルチビーム要素のアレイであり、前記マルチビーム要素のアレイの各マルチビーム要素が、前記誘導光の一部分を前記複数の傾斜光線として外部結合するように構成された、マルチビーム要素のアレイとを含み、
前記複数の傾斜光線の傾斜が、前記複数の傾斜光線の中心軸を、前記マルチビューディスプレイの視野ゾーンの中心に向けるように設定される、マルチビューディスプレイ。
It ’s a multi-view display,
An array of multi-view pixels configured to provide a plurality of different views of the multi-view display as convergent views, wherein the multi-view pixels have a plurality of tilts having different principal maximal angles corresponding to the viewing directions of the different views. An array of multi-view pixels, including multiple light valves configured to modulate the rays,
An optical waveguide configured to guide light,
An array of multi-beam elements, including an array of multi-beam elements configured such that each multi-beam element of the array of multi-beam elements is configured to externally couple a portion of the induced light as said plurality of gradient rays. ,
A multi-view display in which the tilts of the plurality of tilted rays are set so that the central axes of the plurality of tilted rays are directed toward the center of the visual field zone of the multi-view display.
前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの対応する対の間のピクセル間距離より大きいマルチビーム要素の対の間の要素間距離が、前記複数の傾斜光線の傾斜を提供するように構成される、請求項13に記載のマルチビューディスプレイ。 Claimed that the inter-element distance between pairs of multi-beam elements greater than the inter-pixel distance between the corresponding pairs of multi-view pixels in the multi-view display is configured to provide the tilt of the plurality of tilted rays. Item 13. The multi-view display according to item 13. 前記マルチビーム要素のアレイ内のマルチビーム要素の位置に応じて変化する前記マルチビーム要素のそれぞれの散乱特性が、前記複数の傾斜光線の前記傾斜を提供するようにさらに設定される、請求項14に記載のマルチビューディスプレイ。 14. Multi-view display described in. 前記マルチビーム要素のサイズが、複数の光弁のうちの光弁のサイズの2分の1より大きく、前記光弁のサイズの2倍より小さい、請求項13に記載のマルチビューディスプレイ。 13. The multi-view display according to claim 13, wherein the size of the multi-beam element is larger than half the size of the light valve among the plurality of light valves and smaller than twice the size of the light valve. 前記光導波路によって誘導される光を提供するように構成された光源をさらに含み、前記誘導光が、非ゼロ伝搬角を有し、視準因子に従って視準されて、前記光導波路内で前記誘導光の所定の角度の拡散を提供する、請求項13に記載のマルチビューディスプレイ。 It further comprises a light source configured to provide light guided by the optical waveguide, the guided light having a non-zero propagation angle, collimated according to a collimation factor, and the induction within the optical waveguide. 13. The multi-view display according to claim 13, which provides diffusion of light at a predetermined angle. 前記マルチビーム要素が、前記光導波路に光学的に接続されて前記誘導光の前記一部分を外部結合する回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの1つを含む、請求項13に記載のマルチビューディスプレイ。 13. Multi-view display. 請求項13に記載のマルチビューディスプレイを含むモバイルデバイスであって、前記モバイルデバイスが、携帯電話、自動車のディスプレイコンソール、モバイルコンピュータ、タブレットコンピュータ、または腕時計のうちの1つである、モバイルデバイス。 A mobile device including the multi-view display according to claim 13, wherein the mobile device is one of a mobile phone, a display console of an automobile, a mobile computer, a tablet computer, or a wristwatch. マルチビューバックライトの動作方法であって、
光導波路の長さに沿った伝搬方向に光を誘導するステップと、
マルチビーム要素を使用して前記誘導光の一部分を前記光導波路から外部結合して、マルチビューディスプレイの異なる視野方向にそれぞれ対応する異なる主極大角度方向を有する複数の傾斜光線を提供するステップとを含み、
前記複数の傾斜光線が、前記マルチビューディスプレイの視野ゾーンの中心に向かう傾斜を有して収束ビューを提供し、複数の傾斜光線の中心軸が、前記傾斜によって前記視野ゾーンの中心と交差するように設定される、方法。
This is how the multi-view backlight works.
The step of guiding light in the propagation direction along the length of the optical waveguide,
A step of externally coupling a portion of the induced light from the optical waveguide using a multi-beam element to provide a plurality of tilted rays having different principal maximal angular directions, each corresponding to a different viewing direction of the multi-view display. Including
The plurality of tilted rays have an inclination toward the center of the visual field zone of the multi-view display to provide a convergent view, so that the central axes of the plurality of inclined rays intersect the center of the visual field zone by the inclination. How to be set to.
前記マルチビーム要素のサイズが、前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル中のサブピクセルのサイズと同等とである、請求項20に記載のマルチビューバックライトの動作方法。 The method of operating a multi-view backlight according to claim 20, wherein the size of the multi-beam element is equivalent to the size of a sub-pixel in the multi-view pixel of the multi-view display. 前記マルチビーム要素が、前記光導波路に光学的に結合されて前記誘導光の一部分を回折的に外部結合する回折格子を含む、請求項20に記載のマルチビューバックライトの動作方法。 The method of operating a multi-view backlight according to claim 20, wherein the multi-beam element includes a diffraction grating that is optically coupled to the optical waveguide and diffractically externally couples a part of the induced light. 前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの対応する対の間のピクセル間距離より大きいマルチビーム要素の対の間の要素間距離を選択すること、および/または前記より大きい要素間距離を選択し、かつ前記光導波路の長さに沿って配列されたマルチビーム要素のアレイ中のマルチビーム要素の散乱特性を前記マルチビーム要素のアレイ内のマルチビーム要素の位置に応じて変化させることによって、前記複数の傾斜光線の前記傾斜を提供するステップをさらに含む、請求項20に記載のマルチビューバックライトの動作方法。 Select the inter-element distance between pairs of multi-beam elements that is greater than the inter-pixel distance between the corresponding pairs of multi-view pixels in the multi-view display, and / or select the greater inter-element distance and / or By changing the scattering characteristics of the multi-beam elements in the array of multi-beam elements arranged along the length of the optical waveguide according to the position of the multi-beam elements in the array of the multi-beam elements, the plurality of said. The method of operating a multi-view backlight according to claim 20, further comprising the step of providing the inclination of the inclined light beam. 光源を使用して前記光導波路に光を提供するステップをさらに含み、前記提供される光が、前記光導波路内で非ゼロ伝搬角を有する、または視準因子に従って視準されて前記誘導光の所定の角度の拡散を提供する、あるいはその両方である、誘導光である、請求項20に記載のマルチビューバックライトの動作方法。 It further comprises the step of providing light to the optical waveguide using a light source, wherein the provided light has a non-zero propagation angle within the optical waveguide or is collimated according to a collimation factor of the induced light. The method of operating a multi-view backlight according to claim 20, which is an induced light that provides diffusion at a predetermined angle, or both. 前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルとして構成された複数の光弁を使用して、前記複数の傾斜光線のうちの光線を変調するステップをさらに含む、請求項20に記載のマルチビューバックライトの動作方法。
The operation of the multi-view backlight according to claim 20, further comprising a step of modulating a light ray among the plurality of inclined light rays by using a plurality of light valves configured as multi-view pixels of the multi-view display. Method.
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